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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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