ciclo de rocas y ambientes procesos y clasificaci n rocas sedimentarias 1 61803

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    CICLO DE LAS ROCAS, CICLOSEDIMENTARIO

    CLAIFICACIN DE ROCAS

    SEDIMENTARIAS

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    CICLO DE LAS ROCAS

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    Meteorizacin (Weathering)

    Es la descomposicin, desgaste, desintegracin y destruccin de

    las rocas, como respuesta a su exposicin a los agentes delaintemperie (ej. agua, aire, variaciones de temperatura, accin deorganismos).

    1. Puede ser fundamentalmente Mecnico o Fsico(desintegracin de la roca en trozos cada vez ms pequeos)2. O bin dominantemente QuQumicomico (descomposicin de loscomponentes originales de la roca a otros diferentes). Aunque losprocesos de ambos tipos se analizan por separado, en la naturalezausualmente actan conjuntamente.

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    FRAGMENTACIN MECNICAse produce por uno o una combinacin de lassiguientes causas y procesos:

    1.- Presencia de zonas (planos) de debilidad.2.- Expansin provocada por la descompresin.3.- Fragmentacin por hielo o gelifraccin.4.- Expansin/contraccin trmica5.- Fragmentacin por crecimiento de minerales.6.- Actividad biolgica.

    Los agentes erosivos -viento, hielo glaciar y aguascorrientes vanretirando ms fcilmente los fragmentos que se originan

    de la fragmentacin mecnica.

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    1.- Presencia de zonas (planos) de debilidad .Todas las rocas tienen planos de debilidad como estratificacin,diaclasas, foliacin, fracturas, etc.Entre ms cercanos se encuentren estos planos entre s, msfavorecern la desintegracin de las rocas.

    Estratificacin masiva a gruesa

    Estratificacin delgada

    Fracturamiento en rocas intrusivas

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    2.- Expansin provocada por la descompresin.La eliminacin de una fuente de presin (desaparicin de una roca porerosin) provoca el fenmeno de lajeamiento, exfoliacin esferoidal

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    En la exfoliacin esferoidal ,tpica de intrusivosgranticos, el intemperismo

    es favorecido por las zonasfracturadas, grietas dondeel agua penetra yadicionalmente con

    intemperismo qumico,redondea las esquinas delos bordes angulosos, porlo que finalmente losfragmentos adquieren una

    caracterstica formaredondeada distintiva deeste tipo de rocas.

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    3.- Fragmentacin por hielo o gelifraccin.

    El agua congelada se expande ~ 9% al congelarse.Cuando ocurre en un espacio confinado, se ejerce gran presinen las paredes del recipiente, que se rompe .En las rocas, el proceso de rotura por cuas de hielo sedenomina gelifraccin

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    4.- Expansin trmica.

    En lugares con diferencias importantes de temperaturadiurnas-nocturnas. Es un proceso que puede graduar con lageliflaxin. Tambin puede ser la causa de los coluviones.Es ms efectivo en las rocas que se encuentran msfracturadas.

    5.- Fragmentacin por crecimiento de minerales.El crecimiento de minerales a partir de solucionescirculantes en las fracturas de las rocas, puede tambin

    ejercer fuerzas expansivas que rompen la roca. Esto ocurreal cristalizar carbonato de calcio y ms raramente yeso osales.

    6.- Actividad biolgica.Por efecto mecnico directo (accin de races de rboles,movimientos de organismos en el suelo) o indirecto, poremisin de cidos orgnicos (intemperismo qumico), etc.

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    La Meteorizacin Mecnica

    rompe a la roca en pedazos cada vez mspequeos que conservan las caractersticasde la roca original . Este proceso aumenta lasuperficie expuesta al intemperismo

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    Conjunto de procesos complejos que descomponen los componentes de

    las rocas (estructuras internas de los minerales), generando nuevosminerales, as como liberando compuestos y elementos al medio(generalmente acuoso).Disgrega a escala de la molcula y el Ion por accin de soluciones

    Una particularidad del intemperismo qumico es que los nuevos productosson estables en el medio en el que se han producido, mantenindoseinalterados hasta que el ambiente cambia

    El agente de meteorizacin qumica ms importante es el agua, por sucalidad de solvente casi universal.

    Los principales procesos demeteorizacin qumica son:1.- Disolucin.

    2.- Oxidacin.3.- Hidrlisis.

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    Ejemplo: halita (NaCl).

    El compuesto eselctricamente neutro,pero sus tomos (Cl y Na)mantienen su cargarespectiva, lo cual atrae lamolcula de agua, polar,para ubicarse de manera quela carga + residual quedecerca de un tomo de cloro yque la carga residual quedecerca de un sodio,

    lo cual altera las fuerzas deatraccin existentes en elcristal de halita y libera losiones a la solucin acuosa

    Es de destacar, que la mayora de los mineralesson, a efectos prcticos, insolubles en agua pura;pero la presencia de pequeas cantidades de cido(H2CO3, cidos orgnicos) incrementa de maneranotable la capacidad corrosiva del agua.CaCO3 + 2[H+(H2O] Ca 2+ + CO2 + 3(H2OCaCO3 + H2CO3Ca 2+ + 2(HCO3

    -)

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    2.- Oxidacin.Es el proceso por el cual el oxgeno se combina conotros elementos o compuestos, o bien stos pierdenelectrones.4Fe + 3O2 2Fe2O3 xido frrico (hematita)

    4Fe2+

    O + 2H2O + O2 4Fe3+

    O.OH(oxi-hidrxido de hierro)

    FeS2 (pirita) y agua H2SO4 y FeO(OH)

    3.- Hidrlisis.Es el fenmeno por el cual una sustancia reacciona con elagua. Usualmente, el H+ del agua disociada substituyealgn catin de la red cristalina, lo cual la desestabiliza aldestruir la disposicin ordenada original y se vadescomponiendo.En estado natural es frecuente que el agua contenga H+adicionales, lo cual acelera la meteorizacin.Es el proceso principal de intemperizacin qumicade los silicatos, que conforman una parte importante de la

    corteza terrestre.

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    Meteorizacin de los SILICATOS

    Minerales formadores de las rocas gneas (compuestos de Si,

    O, Al y Fe, Mg, Ca, Na y K), al intemperizarse qumicamenteliberan: iones, que quedan disueltos en el agua.El Fe se oxida fcilmente y forma hematita y limonita;Los cationes (Al, Si y O), se unen con el agua y iones disueltosen ella, para dar lugar a minerales de arcilla residuales.

    Intemperismo de Silicatos de Fe

    El Fe se disuelve y liberaSiO2 y Fe 2+

    El Fe 2+ es oxidado a Fe 3+

    y combinado con H2O, seprecipita en Fe2O3

    (Hematita)4FeSiO3 + O22Fe2O3 + 4SiO2 (disuelto)

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    Intemperismo de feldespatos (alumino-silicatos de K) transformndolo en la arcilla

    kaolinita, los H+ quedan retenidos en elagua de esta arcilla CO2 del aire se disuelveen agua de lluvia y forma cido carbnico:H2CO3

    El H2CO3 se ioniza en iones de H+ ybicarbonato: HCO3- haciendo a las gotas delluvia ligeramente cidasEsta agua disuelve iones de K+ y SiO2 delfeldespato. Intemperismo de feldespatos

    (alumino-silicatos de K) transformndolo enla arcilla kaolinita, los H+ quedan retenidosen el agua de esta Arcilla CO2 del aire sedisuelve en agua de lluvia y forma cidocarbnico: H2CO3

    Los iones disueltos de SiO2, K+ yHCO3- se liberan al agua corriente y el suelo

    4KAlSi3O8 + 4H+ + 2H2O Al4Si4O10 (OH)8 + 8SiO2 + 4K+

    (feldespato potsico) (caolinita)

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    Silicatos y minerales producto de suintemperismo

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    Orden de meteorizacin de los silicatos

    Los enlaces de Si-O son ms fuertes bajo las condiciones de lasuperficie. El cuarzo est enteramente formado por estos enlaces; porel contrario, el olivino contiene menos enlaces Si-O, en virtud a queest formado por tetraedros aislados que se enlazan con Fe y Mg

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    ms transporte

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    Diagenesis

    Compaction

    Cementing Quartz

    Calcite

    Iron Oxide

    Clay

    Glauconite Feldspar

    Alteration

    Limestone -Dolomite

    Plagioclase Albite

    Recrystallization Limestone

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    Enterramiento

    Litificacin1. Cementacion2. Compactacion3. Prdida de permeabilidad

    4. Prdida de porosidad5. Alteracin mineralgica

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    Ambientes de Depositacin Areras de la tierra donde distintos procesos generan

    caracteristicas distintas Fsicois

    Biolgicos Qumicos

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    Facies

    Suma de las caracteristicas de una unidadsedimentaria resulatantes de un set particularde parmetros fsicos, qumicos y biolgicos

    que interactan para producir una unidad conparmetros texturales, estructurales ycomposicionales especficos y caractersticos

    (after Boggs, 2001)

    Generalmente interpretativa

    Not predicitiva de una roca sino asociada aun set de caractersticas tpicas de un

    ambiente depositacional

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    Tipos de ambientes de sedimentacin

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    Tipos de ambientes de sedimentacin

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    Ejemplo de Control de sedimentacin en ambiente tipo playa

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    Facies Sedimentarias Distintivas

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    Carga suspendida

    Carga de fondo (se mueve por traccin)

    Carga disuelta

    A medida que aumenta la velocidad . . .

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    Carga suspendida crece

    Carga de fondo aumenta junto con el esfuerzo de cizalle

    A medida que aumenta la velocidad

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    A medida que aumenta la velocidad . . .

    Saltacin de partculas

    Granos ms pequeos saltan ms altos ! viajan ms lejos .

    "elocidad crtica (partcula comienza a moverse#

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    "elocidad crtica (partcula comienza a moverse#

    $. Stress de cizalle de fondo (depende de ladensidad del fluido)pendiente% profundidad de agua% velocidad de

    flujo& si estas varia'les incrementan el cizalleincrementa

    ) "iscosidad del fluido) *amao de partcula (particular ms grande

    ma!or su esfuerzo crtico (para que empiezea moverse)+) ,orma de partcula (pariculas tipo laja o

    angulares se levantan ms facilmente)

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    Sedimentologa

    Agente de erosin y transporte:corrientes de AGUA y GRAVEDADEnerga: alta [erosin > sedimentacin]Tipo de sedimentos (litologa): gravas, arenas,

    limos/lodos (conglomerados, areniscas, limolitas/lodolitas/lutitas)

    Sedimentologa facies sedimentaria Caractersticas texturales de los sedimentos

    + Redondez: Clastos angulosos (corrientearriba) a subredondeados (zonas del canal).+ Clasificacin: Buena a mala clasificacin(segn energa tipo de flujo) Estructuras sedimentarias: estratificacin

    masiva, subhorizontal y cruzada. Lentesinterestratificados de litologas contrastantes.Marcas de corriente diversasSu dinamismo y energa controla sus texturas y estructuras

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    -scala ent/ort0#*amaos de partculas

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    *ransportes de clastos ! partculas

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    Abanico Aluvial

    Area de gransedimentacin corrienteabajo donde el flujo se

    expande lateralmente Tpicos en depsitos de

    pie de monte o de planiciecostera.

    Modelos de Facies3 tipos

    Flujo dominado por detritos,abnicos de rios anastomosados,abanicos de ros mendricos de

    baja sinuosidad.

    Comnmente carecen de fsiles,formas de abanico y texturalmenteinmaduros.

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    Movimientos de Glaciares

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    Evaporites

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    Indicative of unusual climatic or oceanographicconditions

    Severe circulation restriction Climatic aridity

    Highly subject to secondary alteration/solution

    Anhydritegypsum due to hydration/dehydration

    Physical deformation: enterolithic structure

    Occurrence

    Bedded

    Nodular Chicken wire

    Orthochemical Sediment:

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    Evaporites Stratified rock consisting of minerals

    precipitated from high concentrationbrines, typically hypersaline sea water

    Anhydrite(CaSO4)

    Gypsum(CaSO4 )*H2OHalite(NaCl)

    Others

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    90/156

    Suspension-Pe!e"as partic!las remo#idas pordeflacin son transportadas grandesdistancias $ ele#adas alto en la

    atmsferaS lt i

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    atmsfera..Saltacin-Part%c!las demasiado pesadas comopara ser le#antadas cont%n!amente sontransportadas saltando $ golpeandosecontra la s!perficie. Este proceso esresponsible de apro&imadamente el'() del transporte elico $ de lama$or%a de la abrasin $ erosin de laroca.*raccin (Creep)-Colisin de part%c!las remo#idas porsaltacin con part%c!las m*s pesadas

    del fondo.

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    -olian 1epositional2andforms-+ipples , ormas con !na cresta $ !n#alle formadas por el #iento $ !eindican la direccin de ste

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    indican la direccin de ste-Las formas m*s com!nes son lasd!nas con la pendiente menor acia ellado desde donde sopla el #iento

    3orfologa roca sedimentaria

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    *e4tural ! composicionalmentei d 5 i i l t

    3adurez

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    *e4tural ! composicionalmenteinmaduro. 5rincipalmentegranos inesta'les angulares depo're seleccin

    *e4turalmente !composicionalmenteinmaduro.principalmente granos de cuarzode 'uena seleccin !

    redondeados

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    CARBN

    Roca sedimentaria usualmenteintercalada con otras, como calizas

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    CARBN

    Cmo se forma elcarbn??

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    carbn??En capas alternadas con otraslitologas por aumento de presin

    En periodos de millones de aos

    En zonas tropicales bosques pantanosos

    (manglares) tpicos de deltas. Aporte devegetacin de rpido crecimiento seguidode descomposicin

    Manglares

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    Peat (Turba)

    Lignite

    Pirmide de Calidad del Carbn

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    Carbon

    Lignite

    Sub Bituminous

    Bituminous

    Anthracite

    PEAT (Turba)Material oscuro a pardo de altocontenido orgnico. Bajo valor

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    energtico y alto contenido de humedad

    LIGNITO

    Turba que ha sufrido decaimientoanaerobico

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    (i.e. sin oxgeno) decaimiento

    SUB BITUMINOSO

    Carbn negroformado bajo mayorespresiones y sobrecarga que lignito con

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    mayor contenido de Carbono

    BITUMINOSOEl carbn suave de ms alta calida con

    alto contenido de carbono y capacidadcalrica

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    calrica

    ANTRACITACarbn duro con ms alto contenido decarbono.

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    Caractersticas del Carbn

    Lignito25-35% carbon; 4000-8300 BTU/pdelectricidad generacion

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    Sub bituminoso35-45% carbon; 8300-13000

    BTU/pd; bajo azufre; prod electricidad;

    Bituminoso45-86% carbon; 10000-15000 BTU/pd;metallurgy, electricidad, coke; alta lluvia

    cida

    Antracita86-98% carbon; >15,000 BTU/pd;bajas reservas; minas muy profundas.

    Petroleum

    A hydrocarbon molecule

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    A hydrocarbon molecule

    What organisms make these?

    Answer: None

    Petroleum

    Lots of organisms make these,h

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    however

    Fatty Acids

    Probable source: Marine plankton

    Petroleum Traps

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    Siliceous Sediments/Rocks

    Chert/diatomite (SiO2 );

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    Opaline tests

    Chalcedony microcrystalline quartz

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    El Origen de

    Sedimentos Carbonticos Mayoria comoparticulas biognicas(esencialmente fuente nica) en Ambiente clido (tropical; 30oN to 30oS latitude),

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    b e te c do (t op ca ; 30 to 30 S at tude),

    somero (plataformas; dentro de la zona ftica), (

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    Cualquier proceso que disminuye [CO3] fuerza (2) a la izquierda,CO2 es menos soluble en agua clida; CaCO3 tiene solubilidad

    retrograda

    (1) H2O + CO2 2H2CO3 H+ + HCO3

    - H+ + CO3-2

    (2) CaCO3 Ca+2 + CO3

    -2

    (reaccin dependiente del pH)

    Carbonate Minerals in Sedimentary Rocks

    Cationes bivalentes Ca+2

    Calcite, aragonite

    Mg+2

    Las condiciones fsicas y qumicasen las que se forman calcitas,aragonito, dolomita se reflejan en

    s composicin

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    Mg+2

    Magnesite, dolomite

    Fe +2

    Siderite, ankerite

    + CO3-2

    su composicin.

    Carbonate Minerals in Sedimentary Rocks

    bivalent metal cations Ca+2

    Calcite, aragonite

    Mg+2

    Varios factores controlan el hbito y

    tamao de los cristales ms importantes salinidad

    Razn de Mg/ca en solucin depende del

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    Mg Magnesite, dolomite

    Fe +2

    Siderite, ankerite

    + CO3-2

    g ptiempo

    Fuente y tipo de sedimentos producidos en

    ambientes carbonceos antiguos y actuales

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    Carbonate Rock Classification

    Alloqumicos

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    Arena carbontica

    Micrite

    Micro Crystalline calcite

    Cement (spar)

    Carbonate Rocks Constituents

    Granos tamao arena que se encuentran en rocascarbonatadas son los alloqumicos.

    1 Intraclasts (fragmentos de roca):

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    1. Intraclasts (fragmentos de roca): formed, transported and redeposited within the basin

    2. Ooliths: estructuras laminadas concentricamente carbonatadas,incluyendo:

    oolitos menos de 2mm de diametro, thought to be abiogenic inorigin

    pisolites - same as oolites, but greater than 2mm in diameter

    oncolites - spheroidal stromatolites (> 1-2 cm)3. Peloids:

    Partrculas finas tamao limo a arena sin estructura interna; Partculas esqueletales (bioclastos): Todos los microfosiles, megafosiles, fragmentos de conchas

    algas, foraminiferos, corales, bryozoos, brachiopodos,gastropodos, pelecypodos, ostracodos, etc.

    Carbonate Rocks Constituents

    Granos tamao arena que se encuentran en rocascarbonatadas son los alloqumicos.

    1 Intraclasts

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    1. Intraclasts

    2. Ooliths3. Peloids4. Skeletal particles

    (bioclasts)

    La interpretacin deamb de formacin decarbonatos se basa entipos de grano,

    empaquetado o fabricaestructurassedimentarias

    Carbonate Rocks Constituents

    Granos tamao arena que se encuentran enrocas carbonatadas son los alloqumicos

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    rocas carbonatadas son los alloqumicos

    Intraclastos (fragmentos carbonatados litificadostempranamente):

    Granos de forma irregular que

    Se forman por erosion syndeposisitacional en sediementos nocompl,etamente litificados

    Carbonate Rocks Constituents

    Granos tamao arenaque se encuentran en

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    que se encuentran en

    rocas carbonatadasson los alloqumicos.

    Ooliths: estructuras

    laminadasconcntricamente:

    oolites estructuras

    laminadasconcntricamnetemenores a 2 mm, deorigen abiognico

    Carbonate Rocks Constituents

    Granos tamao arena que se encuentran en

    rocas carbonatadas son los alloqumicos.

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    Pelloids: Partculas carbonticas sin

    estructutra interna de tamaoarena fina a limo. La mayora son

    pellets fecales

    Carbonate Rocks Constituents

    Granos tamao arena que se encuentran enrocas carbonatadas son los alloqumicos.

    Partculas esqueletales (bioclastos):

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    q ( )

    microfosiles,megafosiles, fragmentos rotos de conchas algas, foraminiferos, corales, bryozoos, brachiopodos, gastropodos,

    pelecypodos, ostracodos, etc.

    Standard microfacies (fossil fragment type -> environment)

    Carbonate Rocks Constituents

    Micrite: Particulas de

    carbonatomicrocristalinas (

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    microcristalinas (

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    carbonceos

    cemento en poros indica original espacio vesicular original Tambin aloqumicos recristalizados o micrita

    Carbonate Rocks Constituents

    Residuos Insolubles

    Menor cantidades de minerales de arcilla y cuarzoocurre en calizas como residuos insolubles (llamados

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    ocurre en calizas, como residuos insolubles, (llamados

    as por no disolverse en HCl) La mayora delinsoluble es chert (slice)

    chert se origina mayoritariamente de esqueletos deorganismos que sintetizan slice como diatomeas,

    radiolarios y esponjas

    Chalk (Tiza): Nombreque se le da a una rocade carbonato de calcio

    criptocristalino tamaoarcilla formadas enzonas muy profundo porsintyesis de organismos

    Classification Schemes:Folk Classification

    Type I limestone, Sparry Allochemical rocks:

    allochems > 50%, spar cement >micrite mud [4 rock types]

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    c te ud [ oc types]

    more energetic environment, somesorting

    Type II limestone, Micritic Allochemical rocks:

    allochems >10%, micrite mud >

    spar cement [4 rock types]lowerenergy environment, more poorlysorted than Type I

    Type III limestone: Micrite:allochems < 10%

    very low energy at the site ofdeposition (carbonate mudrock)

    Biolithite: Reef rock

    Classification Schemes:

    Dunham Classification Dunham Classification

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    Texture and allochem typeincorporated intoclassification

    sediment deposited in calm

    vs agitated waters mud-bearing vs mud-free

    sediment

    grain vs mud support

    bound (biologically)

    depositional texturerecognizable

    5 Principles of Dunham Classification1. Presence or absence of lime mud; is there any mud at

    all. Calm waters allow for the accumulation of limemud and indicates the absence of current inducedagitation

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    2. Grain Support: self supporting framework: fluid circulation, diagenesis

    3. Grain kind: standard microfacies types

    4. Grain size, rounding, and coating: hydrologic

    interpretations5. Biogenically ppt masses bound at time of deposition:

    Boundstone

    organic framework

    laminations not consistent with gravity (stromatolite)

    roof over sediment filled cavities

    Folk Textural Spectrum Classification

    Concocted to incorporate textural characteristics

    comparable to textural maturity in TC sediments

    Mud component

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    Mud component

    Sorting

    Rounding

    Estructuras en Rocas carbonticas

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    Topografa Krsticas

    Disolucin de carbonatos