PETROLOGÍA SEDIMENTARIA:

Estudiar la composición, características

físicas, químicas y biológicas de los

sedimentos y las rocas sedimentarias,

así como la relación de estas propiedades con

las condiciones de depositación y su

procedencia (fuente de los sedimentos).

ROCAS SEDIMENTARIAS

Corteza Superficie

Metamórficas27%

Ígneas65%

Sedimentarias8%

Igneas y metamórficas

34%

Shale35%

Calizas16%

Areniscas15%

-La generación de rocas sedimentarias comienza con la atmósfera.

-La roca sedimentaria mas antigua tiene 3700 Ma

-Sedimentos

Material sólido que se ha asentado a partir de un

estado de suspensión en un fluido. Material sólido

fragmental transportado y depositado por el viento, el

agua o el hielo; químicamente precipitado a partir de

una solución; o secretado por organismos; que se

deposita en capas de forma no consolidada.

-Rocas sedimentarias

Rocas estratificadas (en capas) formadas a partir de

la consolidación de sedimentos.

Rocas sedimentarias

TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS

Las rocas sedimentarias se forman en la superficie terrestre y registran los ambientes superficiales (rios, lagos, playas, desiertos) que existieron en diferentes períodos del tiempo en nuestro planeta.

Basado en las texturas y su origen las rocas sedimentarias pueden se1. Clasticas: se forman por la depositación de granos sólidos y se clasifican

en función del tamaño de grano (conglomerados, arenas y shales).

2. Químicas: precipitación química (calizas, dolomitas, chert)

3..Bioquímicas: acumulación de organismos (calizas fosilíferas)

PROCESOS SEDIMENTARIOS

METEORIZACIÓN

TRANSPORTE

DEPOSITACIÓN

DIAGÉNESIS

Rocas sedimentarias

Que es?

Porque?

Donde

ocurre?

Quien lo

causo?

METEORIZACIÓN

Proceso destructivo por el cual las rocas

cambian al ser expuestas a agentes

atmosféricos en la superficie de la tierra

Productos: Suelos y Rocas sedimentarias

Procesos físicos o mecánicos

DESINTEGRACIÓN

Procesos químicos

DESCOMPOSICIÓN

Ocurren simultáneamente

Excepto climas demasiado

fríos y secos

Formación de suelos o sedimentos

Reduce el tamaño de los materiales

Altera la composición química y

mineralógica de las rocas

Produce materiales disueltos

DESINTEGRACIÓN

Rotura de rocas y minerales a través de:

-Abrasión o molimiento por agentes de transporte

-Congelamiento y descongelamiento (gelifracción)

-Actividad biológica

-Liberación de carga por erosión de estratos sobreyacientes

-Cristalización de sales en poros y fracturas

-Cambios en volumen (calentamiento – enfriamiento,

hidratación de arcillas, alteración de minerales)

El tamaño de las partículas depende de:

-El avance de la meteorización

-Tamaño de grano y grado de cementación de la roca fuente

-Abundancia de espacios y fracturas en la roca fuente

-Ambiente

METEORIZACIÓN

Problemas claves

• Que es meteorización?

• Que es meteorización física?

• Que es meteorización química?

• Que es meteorización biológica?

Meteorización?

• Las rocas como consecuencia de su

interacción con la atmósfera, hidrósfera y

biósfera.

Meteorización física: fragmentación de la roca sin

cambios físicos. Solo en condiciones extremas la

meteorización física actua aislada de la química.

Meteorización química: cambios en la composición

mineralógica y química de la roca.

Existen cuatro agentes responsables

De la meteorización mecánica

Gravedad, agua, viento, & oleaje

De estos cuatro el agua es el agente

Fundamental.

METEORIZACIÓN FÍSICA: no hay cambio en la composición, solamente desintegración en tamaños menores

Gelifracción

Congelamiento en ciclos sucesivos.

Incremento en el volumen del agua de cerca de un 9% durante el paso de líquido a sólido.

Acción congelamiento

Zonas glaciares en Colombia?

Es la disgregación de

la roca en capas a

medida que se

expande y fractura

Exfoliación mecánica

Formación de sales

Crecimiento de

cristales.

Es comun en zonas

de costa.

Efecto de raices

Crecimiento de

raices en las

fracturas.

Expansión termal en desiertos o por fuegos:

expansión y compresion de mineralaes con diferentes tazas de

expansión va igualmente a fragmentar la roca.

Abrasion

El agua y el viento

pueden causar

abrasion as rock

fragments

bounce off each

other.

IMPORTACIA DE LA METEORIZACIÓN FÍSICA

1) Reducción del material a condiciones donde es mas facil que sean transportados.

2) Incremento del area superficial, lo que permite que posteriorment sean mas fácilmente atacados química y físicamente.

Área superficial

Meteorización química

Definición: transformación o descomposición de un mineral en otro.

Transformaciones minerales:

• Carbonatos se disuelven

• Minerales primarios --> pasan a secundarios

(principalmente arcillas)

Algunos elementos se retienen en los suelos.

• Agua es el principal agente:– Disolución: iones y componentes

orgánicos disueltos en agua. – Silicio, K, Na, Mg, Ca, Cl, CO3, SO4

– Reacciones ácidas• Água + dioxido de carbono <---> ácido

carbónico.• Agua + sulfuros <---> ácido sulfúrico• H+ altamente efectivo para alterar los

minerales.

Meteorización química

METEORIZACIÓN QUÍMICA

Procesos:

Oxidación

Reducción

Solución

Hidratación

Hidrólisis

Intercambio de iones

Quelación

Formación de coloides

Disolución

H2O + CO2 + CaCO3 --> Ca+2 + 2HCO3-

Agua + dioxido de carbono +

Calcita=

Se disuelve en iones de clacio y

Bicarbonato.

Actividad biológica incorpora

CO2

El bicarbonato es el ion

predominante

En las aguas de escorrentia.

OXIDACIÓN Y REDUCCIÓN

Oxidación: Aumenta la valencia, pierde electrones

Reducción: Disminuye la valencia, gana electrones

Hierro en silicatos: oxidación de hierro y manganeso en

biotita y piroxeno por el oxígeno del agua

4Fe2O3 FeO + O2 → 6Fe2O3

(Fe3+) (Fe2+) → (Fe3+)

Magnetita + Oxígeno → Hematita

Proceso inverso: Reducción de hierro en ambientes

anaeróbicos para formar Pirita.

• Hidratación: moléculas de água se incorporan en la estructura cristalina, causando la expansion y debilidad de la roca.

• Hidrólisis: combinación de hidroógeno y oxigeno en la roca para formar nuevas sustancias.

SOLUCIÓN

Los materiales solubles son disueltos o separados para liberar iones

en solución.

Principal agente: Agua ácida (Depende del pH y la temperatura).

(Mg, Fe, Ca) SiO3 + 2H+ + H2O → Mg2+ + Fe2+ + Ca2+ + H4SiO4

Piroxeno + Agua ácida → Iones de Mg, Fe y Ca + Ácido silícico (el

Fe puede oxidarse o hidratarse y precipitar como hematita o

goethita)

Minerales carbonatados: liberan Ca, Mg y moléculas de bicarbonato

en solución

Solución fuerte: Calcita, Dolomita y Yeso

Aumento de porosidad hasta 40% y consecuente aumento en

descomposición

HIDRATACIÓN

El agua se combina con otro componente para generar una nueva

fase

Fe2O3 + H2O → 2FeOOH

Hematita Goethita

O Anhidrita en yeso

Está acompañada de cambios en volumen que pueden favorecer la

desintegración.

Puede ocurrir deshidratación, pero es menos común.

HIDRÓLISIS

Reacciones en las que se produce un exceso de H+ u OH- en la

solución asociada

Reacción entre minerales silicatados y soluciones ácidas. Si hay Al

presente se forman minerales de arcilla (caolinita, illita, esmectita)

Por ejemplo, la hidrólisis del olivino:

(Mg, Fe)2SiO4 + 4H2O → xMg2+ + 2xFe2+ + H4SiO4 + 4(OH)-

El H reemplaza el Mg y el Fe.

O la hidrólisis del feldespato:

KAlSi3O8 + H2O → HAlSi3O8 + K+ + OH-

Que inmediatamente se hidrata para formar el mineral de arcilla

caolín:

2HAlSi3O8 + 9H2O → Al2Si2O5(OH)4 + 4H4SiO4

INTERCAMBIO DE CATIONES

Particularmente importante en la alteración de un mineral de arcilla a

otro

Reacción entre los iones en solución y los del mineral (p.e. Na por Ca)

Más común entre cationes

FORMACIÓN DE COLOIDES

Materiales finamente divididos en suspensión

Las superficies de las partículas coloidales tienen carga negativa que

atrae iones de H de la solución acuosa

Cuando se ponen en contacto con otro material pueden intercambiar los

iones de H induciendo la descomposición

Meteorización biológica

Actividad orgánicas

Las plantas dan lugar a H+ libre.

METEORIZACIÓN SUBMARINA

Incluye alteración de minerales de arcilla (cambios de uno a otro

tipo), formación de glauconita a partir de feldespatos y micas, y la

formación de philipsita (una zeolita) y plagonita (vidrio volcánico

alterado) a partir de ceniza volcánica.

Basaltos (dorsales oceánicas): El olivino y el vidrio intersticial se

reemplazan por esmectita y posteriormente se forman minerales de

las zeolitas y clorita. Como resultado, hay un intercambio de

elementos entre las rocas y el agua marina y ambos sufren cambios

importantes.

Las fuentes hidrotermales submarinas juegan un papel clave en

estos procesos, por la alta temperatura.

Se estima que el aporte de materiales disueltos al agua de mar por

meteorización submarina es tan importante como el aporte de los

ríos desde el continente.

Bowen’s

Reaction

Series

Goldrich

Stability

Series

Cristaliza

primero

Cristaliza

último

Meteorización

lenta

Meteorización

rápida

Resistencia a la meteorización

ESTABILIDAD DE LOS MINERALES A LA ACCIÓN QUÍMICA

Olivine/pyroxene Arcilla

+ H2CO3 (acido)

Feldspato en arcilla

+ H2CO3 (acido)

Cuarzo en cuarzo

+ Cualquier

reactante

Calcita

No reacciona

‘Karst’ landforms develop in areas

underlain with limestone

Se disuelve

• Clima– Temperatura y humedad

– Meteorización química:• Mas efectiva en áreas templadas, climas humedos con

vegetación.• Menos eficiente en regiones polates (el agua esta en los

hielos) y áridas (poca agua).

QUE CONTROLA LA

METEORIAZACIÓN

Relacion Meteorización física y química

– Fracturamiento y desintegración permite el aumento del área superficial.

– Más área superficial, mayor acción química.

DIFERENTES SUSCEPTIBILIDADES A LA METEORIZACIÓN

Meteorización

Física y

química en

Mt. Whitney

y Alabama

Hills

La misma roca, diferencias en la edad

De exposición, temperatura del aire y caracter glaciar.

Rocas ígneas básicas meteorizan más rápido que las ácidas

del mismo tamaño de grano

Rocas ígneas de grano fino meteorizan más lento que las

de grano grueso

Rocas sedimentarias: no hay regla, depende de la

mineralogía, cantidad y tipo de cemento y clima

En un mismo clima un orden de estabilidad de las rocas

sería:

Caliza – Dolomita – Limolita – Arenisca – Basalto –

Granito – Chert - Cuarcita

Hasta que la erosión los remueve, los residuos y minerales

secundarios permanecen en el sitio. El tamaño depende del

tamaño original en la roca y su composición original, así

como de la naturaleza e intensidad de los procesos de

meteorización.

Principales productos en el suelo:

cuarzo (relativamente insoluble), las arcillas (muy

estables) y los óxidos e hidratos de hierro

Principales productos en solución:

ácido silícico, P y varios cationes metálicos (Ca, Mg,

Fe, Mn, Na y K) que serán transportados lejos de la

roca en aguas superficiales y subterráneas

Composicón final de los sedimentos

-Procedencia-

Controla los procesos de meteorización y naturaleza de los

sedimentos

Relieve, la elevación, el clima, la vegetación y la roca madre

La naturaleza y abundancia de los tipos de roca en la

región fuente limita los tipos de materiales que estarán

presentes en los sedimentos derivados de esa región

El relieve y la elevación afectan la meteorización y transporte.

En áreas de relieve alto, erosión rápida y desintegración

significativa, fragmentos de roca y granos de minerales

relativamente inestables se harán parte del suelo y serán erodados

para proveer más sedimentos.

En áreas de bajo relieve y baja erosión, donde la descomposición

prolongada es el principal tipo de meteorización, solamente los

materiales más insolubles y químicamente estables permanecerán

en el suelo.

Los climas fríos reducen las velocidades de

descomposición y aumentan la desintegración. Los

climas cálidos producen el efecto contrario.

Asimismo, climas secos favorecen la desintegración y

los húmedos la descomposición.

Además, la vegetación es más abundante en climas

cálidos y húmedos. La vegetación mantiene la

humedad en el suelo y produce ácidos orgánicos y

otros compuestos que favorecen la descomposición.

Aunque la humedad y la temperatura son reconocidos

como los principales factores que controlan la

velocidad de meteorización, su influencia es difícil de

cuantificar. Existe una regla cualitativa de que cada

10°C se doblan las velocidades de reacción química.

Meteorización diferente de

Erosion.

METEORIZACIÓN

ErosionErosión significa transporte y

remoción.

Lluvia, viento, rios, glaciares son

agentes de erosión

Residuos de la

Meteorización

Materiales piroclásticos

Sustancias en suspensión

CUENCAS DEPOSITACIONALES

EaES 350-5 65

MEDIOS DE TRANSPORTE

• Agua

• superficial, canal

• olas, mareas, ocean corrientes oceánicas

• Aire

• Hielo

• Gravedad

EaES 350-5 66

EaES 350-5 67

EaES 350-5 68

EaES 350-5 69

Consulta

-Los minerales arcillosos se forman como producto de la descomposición

de las rocas expuestas en superficie al interactuar con el clima. Consulte

sobre los minerales de arcilla que se forman en diferentes condiciones

climáticas y explique porque.

-Consulte un mapa de zonas climáticas de Colombia e indique para cada

región como seria la intensidad de la meteorización. Clasfique de 1 a 5.

Como se modificaría esta clasificación si consideramos la topografía.