1

2

TEMA 1.- Introducción al estudio de sedimentos y rocas carbonáticas 1.- Introducción

- Definiciones y conceptos básicos Roca carbonática: es una roca sedimentaria compuesta en más de un 50% de minerales carbonáticos (calcita y dolomita) formados por precipitación de agua carbonatada. Si predomina la calcita, se trata de una caliza, si en cambio, la dolomita está en mayor proporción, hablaremos de dolomita. Carbonato: concepto que hace referencia a las rocas y sedimentos carbonáticos. Carbonatado: indica proceso de carbonatación, pero es incorrecto. El término que se usa es carbonático. Es el utilizado por sedimentólogos.

- Origen de las rocas carbonáticas La clasificación de las rocas en general se realiza en torno a su génesis en varios grupos:

Detríticas: por erosión. Bioquímicas-Biogénicas: orgánicas. Precipitados químicos: precipitación no orgánica. El grupo de las rocas bioquímicas-biogénicas es muy poligénico, pues da lugar a formaciones desde detríticas a orgánicas o evaporíticas. Poseen varios tipos de fuentes, lo que condiciona su génesis, pudiéndonos encontrar calizas de origen clástico. Dependiendo de su origen son:

• Extracuencales: detríticas • Intracuencales: bioquímicas-biogénicas y de precipitación. Pueden sufrir un transporte muy local

dentro de la cuenca

El origen poligénico de las rocas carbonáticas es el proceso dominante:

- Bioquímicas - Biogénicas: mediante procesos de microorganismos, se retira el CO2 del ambiente y se precipita

CaCO3. - Acumulación de restos orgánicos (conchas de composición CaCO3).

3

Otros procesos que provocan la formación de carbonatos son extracuencales. - Precipitación inorgánica (evaporitas) dando lugar a carbonatos evaporíticos. - Acumulación de fragmentos de rocas carbonáticas.

Las rocas carbonáticás se generan por la precipitación del CO32- y Ca2+, sobre todo en cuencas marinas donde se produce una sobresaturación de iones de la atmósfera, de las aguas subterráneas o de escorrentía. Son muy importantes en el registro estratigráfico, tanto en el Paleozoico como en el Mesozoico. El origen de las calizas en variado:

Inorgánica: precipitación de cristales carbonáticos Orgánica: - directa → formando parte de la roca (conchas de aragonito) - indirecta → produciendo precipitación los organismos

Dependiendo del origen de los clastos, las calizas pueden ser:

Intracuencales o autóctonos: Se originan en la cuenca de sedimentación. La cuenca es la fábrica de carbonatos, por acumulación de componentes carbonáticos intracuencales. Son la mayoría de las rocas carbonáticas. Extracuencales o alóctonos: Proceden de fuera de la cuenca de sedimentación, por lo que sufren erosión, transporte y sedimentación.

Se genera por acumulación de rocas carbonáticas. La cuenca funciona como receptora de sedimentos. Se consideran rocas detríticas. - Valor científico y económico de su estudio

Científicamente nos aportan información de las condiciones ambientales de la cuenca, sobre todo por su contenido fosilífero. Nos indican temperaturas, batimetrías, salinidades… Económicamente, son materiales muy porosos, lo que les da varias cualidades:

Rocas almacén para petróleo, agua, gas… sobre todo las dolomías que forman entre ⅓ y ½ de la reserva mundial.

Yacimientos minerales ya que por su carácter hidrotermal forman minerales como Pb-Zn. Son las rocas madre del petróleo, pues en ellas se produce una alta acumulación de materia

orgánica que madura. Diversa aplicación industrial:

Química y farmacéutica. Cementos (Pórtland) y áridos

- Abundancia y distribución de los depósitos carbonáticos en medios actuales y en el registro

fósil Constituyen un 20-30% de las rocas sedimentarias y están relacionadas con la existencia de plataformas continentales y, sobre todo, marinas.

4

Aparecen en el Precámbrico y en el registro fósil son muy importantes volumétricamente, más que actualmente. En la actualidad, los carbonatos se generan:

- La mayor producción se desarrolla en latitudes bajas, en los cinturones tropicales y subtropicales: Caribe, Australia y Mar Rojo.

- También se da en otras latitudes: Golfo de Méjico, Florida... Se da sedi- mentación y acumulación. Golfo Pérsico: sedimentación relacio- nada con evaporitas. Costa este y oeste de Australia: barrera arrecifal. Atolones en el Pacífico y en el Índico.

La producción de carbonatos es menor que en otros periodos, como en el Paleozoico o el Mesozoico, debido a la caída del nivel del mar por las últimas glaciaciones Plesitoce-nas. En el Paleozoico, el mar se extendía por los continentes con una profundidad muy baja, lo que favorece la producción de carbonatos. En el registro fósil se observan: tres momen-tos importantes de producción de Carbona-tos:

Precámbrico. Paleozoico: en plataformas de Amé-

rica del Norte y Rusia. Mesozoico: debido a la transgresión

mesozoica. Los momentos de mayor producción de carbonatos coinciden con los momentos de mayor subida del nivel del mar.

- Metodología y técnicas de estudio Para estudiar las rocas carbonáticás, lo más importante es hacer un buen estudio de campo y reconstruir la columna estratigráfica. 1- Campo

- Geometría externa: capas, lóbulos, canales… - Continuidad lateral.

Fanerozoico

Fanerozoico

5

- Litología. - Contenido fósil: conservación, ordenación, reelaboración… - Contacto entre estratos: neto, gradual… - Procesos diagenéticos. - Relación con otras facies: asociación de facies. - Muestreo.

2- Técnicas petrográficas (poca variación composicional)

- Microscopio y lupa binocular. • Sección pulida • Réplica de acetato • Lámina delgada • Técnicas relacionadas con lámina delgada: tinciones selectivas, plastificado: porosidad.

- Catodoluminiscencia. - Microscopia electrónica.

3- Técnicas analíticas

- Difracción de Rayos X - Geometría isotópica - Fluorescencia

2.- Composición mineralógica Las rocas carbonáticás están formadas, por definición, por más de un 50% de minerales carbonáticos, con o sin Ca, siendo los más importantes la calcita (CaCO3), el aragonito (CaCO3) y la dolomita (CaMg(CO3)2). El resto de los minerales son insolubles de tres tipos:

- Granos terrígenos: Q, Fto… - Minerales de la arcilla: Micas… - Hematites, Pirita… Minerales de Fe…

6

Al atacar las rocas carbonáticás con ácido, el carbonato se disuelve, quedando sólo los minerales insolubles.

- Carbonatos con Ca Los carbonatos más frecuentes son los que poseen calcio. Todos los carbonatos poseen la unidad estructural básica CO32-, que forma un triángulo imaginario cuyo centro está ocupado por el C. Las uniones son muy fuertes.

• Calcita CaCO3

Es el mineral más estable y frecuente en sedimentos y rocas.

Se encuentra todo en partículas sedimen-tarias (englobando granos) como en cementos (productos diagenéticos).

Posee una estructura romboédrica. Su estructura es en capas de octaedros de

Ca – O conectados por grupos CO32-.

Su estructura es estable y ordenada. Existen dos tipos de calcita: LMC < 4% de moles de MgCO3. HMC >4 % de moles de MgCO3.

Entre 10 - 19%. Es metaestable y tiende a perder el Mg. Se encuentra en fragmentos de bivalvos y restos esqueléticos.

• Dolomita CaMg(CO3)2 Presenta una simetría romboédrica. No forma restos esqueléticos orgánicos. Su estructura cristalográfica es en capas

formadas por octaedros de CaO y MgO. Muy estable y ordenada.

Se haya como reemplazamiento o cementos.

También en precipitados (raramente) Frecuente sustitución de Ca2+ por Fe2+, lo

que da Ankerita Ca(Mg,Fe)( CO3)2. Su desarrolla en la diagénesis, no en

ambientes sedimentarios.

La Domolita y la Calcita se diferencian según la tinción: Alicerín rojo: la Calcita se tiñe de rojo. La Dolomita no. Ferricianuro: Ambas se tiñen de azul. Ambas tinciones: Calcita morada y Dolomita azul. Las diferencias entre estos dos minerales se representa:

7

Calcita Dolomita Habito cristalino (en roca) Anhedral (romboédrico) Romboédrico Birrefringencia 0,172 0,179 Gravedad específica 271 287 Solubilidad en ácido Muy soluble Poco soluble Alteración meteórica Sin coloración Tonos rosados (FeCO3) Tinciones selectivas Se tiñe No se tiñe

• Aragonito CaCO3

El grupo CO3

2- es virtualmente idéntico al de la caliza.

El Ca-O está unido por grupos CO32-

formando poliedros. Simetría ortorrómbica. Se forma por precipitación primaria. Forma esqueletos y cementos, sobre

todo marinos y algunos continentales. Es el polimorfo metaestable de la

Calcita y tiende a: - Calcitización (LMC). - Disolución: formación de porosidad.

No se encuentra en las rocas por esta inestabilidad.

• Vaterita CaCO3 Posee simetría hexagonal y su estructura es similar a la del Aragonito. Muy metaestable, siendo polimorfo de la Calcita. Forma esqueletos de organismo.

• Monohidrocalcita CaCO3 H2O Se trata de un carbonato hidratado metaestable. Aparece en cordados y moluscos fósiles y también en otros actuales.

• Ankerita (Ca(Mg,Fe)(CO3)2) Es una dolomita con sustituciones de Mg por Fe.

- Carbonatos sin Ca Existen carbonatos sin Ca, cuya participación es escasa:

Magnesita Mg CO3 Siderita Fe CO3 Trona Na2CO3 CO3Hna 2H2O Rodocrosita MnCO3 Otavita CdCO3 Smithsonita CoZnCO3 Stroncianita SrCO3 Cerusita PbCO3 Witherita BaCO3 Natrón NaCO3 H2O

8

- Composición mineralógica y ambientes de sedimentación

Ambientes marinos Las aguas están enriquecidas en Mg y se producen precipitados carbonáticos de calcita magnesiana (LMC, HMC) y Aragonito (Ar): Carbonatos primarios: Ar y HMC Carbonatos secundarios: LMC y Domlomita (carbonatos diagenéticos estables) Ambientes continentales Las aguas tienen un contenido Mg < 5%, por lo que precipita calcita LMC y Ar. Carbonatos primarios: LMC (HMC y Ar) Carbonatos secundarios: LMC – Dolomita No se puede aplicar el uniformismo a la Petrología de carbonatos, porque en otros tiempos geológicos, la LMC podía precipitar en ambientes marinos.

- Composición mineralógica a través del tiempo geológico Como se ha señalado antes, no se puede aplicar el uniformismo. En 1963, Lowestan realizando un trabajo sobre restos esqueléticos, descubrió que el Paleozoico un resto era calcítico y en el mismo organismo, en el Mesozoico era aragonítico.

9

En 1797, Wilkinson determinó otras evidencias: - Paleozoico: invertebrados LMC con capacidad de biomineralizar sus esqueletos - Mesozoico: invertebrados LMC/HMC/ Ar - Cenozoico: invertebrados HMC/Ar. - Componentes inorgánicos: LMC

Han existido variaciones seculares de mineralogía de carbonatos. Hay tres momentos de mineralización relacionados con las subidas del nivel del mar:

- Marea alta → LMC - Marea media → HMC - Marea Baja → Ar/HMC

Otra clasificación es la de Milliken y Pijot (1977):

Mares calcíticos (Greenhouse mode)

Subida del nivel del mar que provoca mares externos. Atmósfera enriquecida en CO2 debido al vulcanismo. Baja relación Mg/Ca por reacciones hidrotermales.

Mares aragoníticos (Icehouse mode)

Bajada del nivel del mar dando mares restringidos Atmósfera empobrecida en CO2 por la fotosíntesis de plantas. Mayor proporción Ca/Mg por la formación de evaporitas y la alteración hipergénica.

3.- Composición química. Principios básicos – Sistema CO2-H2O-CaCO3

Las condiciones de precipitación o disolución de los minerales carbonáticos depende de las caracteres-ticas del sistema CO2-H2O-CaCO3. Están íntimamente relacionados con reacciones de equilibrio y el sistema es relativamente simple, al no tener casi sólidos, sólo CaCO3, H2O pura y CO2, el componente primordial que afecta al equilibrio. El sistema compuesto por las aguas continentales y marinas es complicado, pues se han de tener en cuenta muchos factores, como los iones en disolución o las condiciones de P y T, que alteran el equilibrio. Si partimos de H2O destilada donde se introduce CaCO3, no ocurrirá nada, pues el sólido es poco soluble. Pero si le añadimos CO2, esta se dispara y el CaCO3 se disuelve.

10

Las ecuaciones que relacionan precipitación y disolución de CaCO3 son:

1. CO2 + H2O → H2CO3 Reacción lenta. Se forma ácido carbónico 2. H2CO3 → H+ + HCO3

- 3. HCO3

- → H+ + CO3

2- Se forman iones carbonato 4. CO3

2- + H2O → HCO3- + OH-

Se modifica el medio, efecto tampón 5. Ca2+ + CO3

2- → CaCO3 ión carbonato se une al Ca que está en el fluido

Al entrar en contacto el agua oceánica o continental con el CO2 atmosférico, se va a formar H2CO3 (ácido carbónico) que a su vez se disocia en H+ + HCO3

- y a CO32-. El medio se acidifica. Esta acidez se

neutraliza con la incorporación de grupos OH-, lo cual basifica el medio. Oros grupos carbonato, se unen con iones calcios para que precipite CaCO3. El equilibrio de ésta última reacción se establece a través de la constante de equilibrio, que nos aporta la acidez del agua en ese momento de equilibrio, cuando ni se disocia ni se une al Ca2+. La constante es la expresión química de la composición del H2O en equilibrio:

A = actividad iónica; concentración ión en H2O. K = constante de equilibrio PAI = producto de las actividades iónicas

En el agua del mar:

Mineral K PAI IAP/K (= Ω) calcita 4,39 x 10-9 1,35 x 10-8 3,4

aragonito 6,3 x 10-9 1,35 x 10-8 2,1 dolomita ≈1,0 x 10-17 1,0 x 10-15

≈100 Se puede estimar para cualquier mineral con Ca2+ y CO3

2-. En aguas ácidas (pH < 7), se disuelve CaCO3 En aguas básicas (pH > 7), precipita CaCO3 al evadirse el gas CO2 del sistema. Se da en zonas subtropicales. Actualmente, los sedimentos formados por precipitación inorgánica son muy pocos y la mayoría de Ar y HMC. El problema aragonito-calcita.

Agua de mar saturada en calcita (LMC-HMC), Ar y Do. Sedimentos actuales: Ar y HMC.

Factores que controlan precipitación Ar-HMC:

Alta sobresaturación → gran concentración de Ar y Ca en el medio. Alta temperatura → mayor predominio de Ar y HMC. Elevado pH → mayor precipitación de Ar. Presencia de compuestos orgánicos de Ar; núcleos de calcificación de esqueletos. Sr en las aguas marinas es muy alta. Va a ser un inhibidor en la precipitación de la calcita. Mg inhibe la precipitación de LMC.

11

4.- Factores que afectan al equilibrio del sistema CO2-H2O-CaCO3 - Factores químicos:

a) pH: si la PCO2, el pH disminuye.

↓ PCO2 en ambientes tropicales donde el CO2 escapa ↑ PCO2 debido a la descomposición de materia orgánica b) CO2: si aumenta el pH, disminuye el CO2 y es posible la precipitación de la calcita c) Efecto de ión común: si en el medio precipitan sales de Ca, se favorece la precipitación de

CaCO3. d) Efecto salino: es negativo para la precipitación de CaCO3 que el agua sea muy salina. ↑

salinidad, ↑ solubilidad de la calcita. e) Efecto inhibidor de Mg: puede romper el equilibrio del sistema el Li, Sr y sobre todo el Mg.

- Factores físicos: a) Temperatura: ↑ Tª, ↑ precipitación. b) Presión: ↑ presión, ↑ precipitación.

c) Nivel de compensación del

CaCO3 (NCC): ↑ NCC, ↑ precipitación. En la plataforma somera se fabrica mucho carbonato, pues al aumentar la profundidad, la solubilidad de la calcita aumentará repentinamente (4000m) y se disolverá, estableciéndose la lisoclina. Bajo la lisoclina sigue precipitando calcita hasta llegar al NCC, a partir del cual no vuelven a aparecer carbonatos, puesto que la calcita se disuelve por completo. Sólo se dan condiciones para formar esqueletos silíceos. Con el Ar ocurre lo mismo, pero al ser menos estable, NNAr está más alto en la columna vertical del agua (2000m). Se diferencian cuatro zonas: • Zona 1: (0-500m)

Lisoclina del Ar. Precipitación Ar. Plataforma somera

• Zona 2: (500-2000m) Disolución del Ar, precita Calcita Línea de compensación Ar. Lisoclina de la Calcita. • Zona 3: Disolución activa de la Calcita. NNC. • Zona 4: Precipita sílice, disolución total de CaCO3. En precipitados puede aparecer Dolomita, pero no Calcita.

12

En las zonas ecuatoriales, donde hay más temperatura, la lisoclina es mucho más profunda que en las zonas polares (formación de carbonatos). Nivel de compesación de la Calcita (CaCO3)

Disolución de calcita progresiva en profundidad Compensación entre disolución y sedimentación Lisoclina: incremento diástico en la disolución CCD: 4000-5000m y su posición depende de:

• Grado de saturación de las aguas • Aportes de sedimentos • Fertilidad en las aguas superficiales • Solubilidad de los minerales carbonáticos

ACD - Factores biológicos: Fotosíntesis: muchos micro-

organismos tienen la capacidad de extraer CO2 del medio, lo que favorece la precipitación de carbonatos.

Descomposición bacteriana de la materia orgánica: favorece el aumento de CO2 y el descenso del pH. Se disuelve CaCO3.

Actividad metabólica: muchos organismos pueden secretar CaCO3.

5.- Geoquímica de carbonatos La composición química complementa a la composición mineralógica.

- Elementos mayores Son: CaO, CO2, MgO y componen: Calizas: CaO-CO2 Dolomías: CaO-CO2-MgO Forman la composición química principal de los restos esquelé-ticos de HMC, LMC, Ar. También existen elementos residuales como el SiO2, TiO2 o Al 2O3. - Elementos menores-traza Se hallan en un 0,1-0,01% del peso total (menores) o <0,01% (traza).

13

Se introducen en las redes de la Calcita, Ar y Dolomita por sustitución del Ca, que posee una carga y un radio similares a los iones estrquiométricos que entran (Mn2+, Fe2+, Mg2+, Sr2+) por diversas cuasas:

Defectos de la red Adsorción Inclusiones fluidas o sólidas

La distribución mineral está relacionada con la hidroquímica del medio. Esto quiere decir, que dependiendo del tipo de agua, encontramos determinados elementos:

- Agua marina: Alta concentración en iones Mg, Ca, Sr Poco Fe3+ y Mn3+,4+. Calcita enriquecida en Mg2+ → HMC

- Aguas meteóricas: Alta concentración en Ca y Mg Menos Sr

- Aguas diagenéticas: Salinas muy concentradas que derivan de la disolución de carbnatos Poseen alta densidad de iones Ca, Mg, Sr, Fe2+ y Mn2+

En los tres tipos precipita Calcita. La hidroquímica postdeposicional varía de las concentraciones originales debido a las mezclas de aguas diagenéticas. - Geoquímica original o deposicional: Está relacionada con la hidroquímica del medio de sedimentación:

• Aguas marinas: Alto (Mg2+-Sr2+), bajo (Fe2+-Mn2+) Precipita Mg2+-Sr2+: Ar → Sr2+; HMC → Mg2+

• Aguas continentales: Baja (Mg2+-Sr2+), alto (Fe2+-Mn2+) Precipitación alta Fe2+-Mn2+ → LMC

- Geoquímica posdeposicional o diagenética: • Aguas diagenéticas de composición compleja. Precipita Mg2+, Sr2+, Fe2+, Mn2+ → LMC

diagenética Principales modificaciones diagenéticas: Para observar estos cambios, se ha de observar en los precipitados primarios la: mineralogía original y la geoquímica deposicional.

Aragonito: se disuelve desarrollando porosidad. se calcitiza al reemplazarse elementos, excepto el Sr2+ en LMC.

HMC : se recristaliza a LMC perdiendo MG2+ y quedándose el Fe2+ y Mn2+. se disuelve.

LMC : conserva su geometría original al ser el polimorfo estable.

14

Se deduce que los precipitados primarios durante la estabilización de carbonatos en la diagénesis, se recristalizan en LMC. Dependiendo de las relaciones de los elementos, el proceso varía:

> Sr2+: precursor aragonítico. diagénesis submarina (aguas marinas) → cementos de Ar.

< Sr2+: precursor calcítico (LMC). diagénesis meteórica (aguas continentales).

> Fe2+, Mn2+: diagénesis profundas (aguas connatas). < Mg2+/Ca2+: dolomitización.

Isótopos estables La caracterización isotópica se centra en la del C y del O, que nos aportan información tanto genética como de evolución de la roca:

- C: C13/C12

- O: O18/O16

Mediciones relacionadas con unos patrones determinados. Desviación del C: δC13‰ = C13/C12 (muestra) - C13/C12 (patrón) C13/C12 (patrón) · 1000 Desviación del O: δ O18‰ = O18/O16 (muestra) - O18/O16 (patrón) O18/O16 (patrón) · 1000 Se miden conjuntamente teniendo en cuenta los patrones: - PDB: belemnites de formación Cretácica PeeBee: O y C. - SMOW: Standard Mean Ocean Waters: O Valores > 0: enriquecimiento en el isótopo pesado Valores < 0: enriquecimiento en el isótopo ligero 1. La composición isotópica de la fase ocuosa (aguas sedimentarias diagenéticas)

• δO18 aguas marinas = 0-(-1‰) aguas hipersalinas > 0 (+) aguas meteóricas < 0 (agua de lluvia) (-) aguas diagenéticas > 0 (+) • δC13: aguas marinas > 0 (+) aguas meteóricas < 0 (poros orgánicos) (-) aguas diagenéticas > 0 (cal) (+) Carbonatos diagenéticos: δ C13 > 0 δ O18 < 0 Carbonatos continentales: δ C13 < 0 δ O18 < 0 Carbonatos marinos: δ C13 > 0 δ O18 > 0

15

2. Temperatura Si la temperatua aumenta, δO18 < 0 y

δC13 < 0. La composición isotópica depende de los esqueletos de organismos y de la salinidad.

16

17

1.- Introducción La precipitación puede ser inorgánica, orgánica o de bioconstrucciones. 2.- La fábrica de una roca carbonática Fábrica cristalina:

Calizas esparíticas (espeleotemas), dolomías, pseudoesparitas. No suelen conservar la textura deposicional. Precipitación F – Q. Reemplazamiento, recristalización.

Fábrica clástica:

Acumulación de clastos carbonáticos (orgánicos e inorgánicos) I.C. También E.C. (sedarenitas, dentro de las rocas detríticas). Conservan textura deposicional.

Fábrica organógena:

Acumulación “in situ” de restos esqueléticos. Calizas biohermales, calizas bioclásticas. Conservan textura deposicional.

3.- Componentes de la fábrica

• Los granos: - granos esqueléticos (bioclastos) - granos no esqueléticos - Intraclastos: oolitos peloides granos compuestos - Otros granos EC + ENC • La matriz (micrita < 4 µm) • El cemento (esparita) • Los poros

4.- Principales caracteres texturales en carbonatos Textura: conjunto de características geométricas de los diferentes elementos que integran la roca (clastos y cristales), así como la relación entre ellas, tanto cuantitativa como espaciales. - Características (R) dimensión: Tamaño (Tm) Selección (So) - Características (R) morfología Forma Redondez (Rd) Características (R) total del depósito Orientación-ordenación

Fábrica Componentes Cristalina Clástica Organógena

Cristales Clastos Organismos bioconstructores

18

Esquelto/pasta Porosidad Color Escaso valor sedimentológico Se forman en ambientes que prácticamente son “in situ”. Escaso valor sedimentológico. No tan importantes. Pocas variaciones texturales ¡Cuidado con su estudio¡ Granos esqueléticos – granos no esqueléticos, presentan:

• Tamaños y formas propias (independientes de la energía del medio). • La redondez (independiente de la energía del medio). • La selección no siempre es indicativa de la energía media, puede reflejar condiciones

ambientales restringidas. Modificaciones texturales: Tamaños y formas. - Arquitectura de los esqueletos (microestructura interna). Degradación biológica (reducción de tamaños). - Madurez textural: matriz micrítica Caracteriza la energía del medio.

19

20

1.- Introducción Son los restos enteros o fragmentos de los esqueletos de organismos que biomineralizan. Existen muchos organismos capaces de segregar CaCO3. Biomineralizan en HMC, LMC y Aragonito. Presentan una mineralogía original característica que depende de:

Hidroquímica del medio en el que se desarrollan:

- agua dulce → LMC - agua salada → HMC o Ar

Temperatura: - alta → Ar, HMC - baja → LMC

Vital: los organismos son selectivos de biomineralizar en el mineral que quieren.

A lo largo de la historia de la tierra algunos organismos han modifica-do su composición mineralógica.

Se enfrenta la temperatura según la latitud con la abundancia de organismos. A altas temperaturas, tenemos una proliferación de organismos aragoníticos, en cambio, a temperaturas menores, tenemos desarrollo de organismos que precipitan en calcita.

21

El estudio de estos organismos es muy importante, puesto que forman un alto componente en rocas carbonáticás indicando paleoambiente: luz, CO2, O2, nutrientes, salinidad… Las varianciones seculares a lo largo del tiempo geológico quedan marcadas en organismos según su composición mineral. Durante el Paleozoico, la mayoría mineralizaban en LMC y en el Mesozoico en Ar y HMC. La distribución cronoestratigráfica y el ambiente de sedimentación vienen dados por los restos.

22

2.- Funciones de los organismos en la génesis de carbonatos

- Productores de sedimento carbonático Son los que generan la fábrica clástica: gravas, arenas, barro calcáreo y mud pelágico (algas planctónicas).

- Bioinductores de carbonato (atrapadores y fijadores) Generan la fábrica organógena con estructuras organógenas, que no son los componentes esqueléticos. No llegan a mineralizar el carbonato.

- Bioconstructores Son organismos que fabrican edificios rígidos.

- Incrustantes No son constructores, pero se fijan sobre sustratos.

- Degradantes de sustratos carbonáticos 4.- Principales granos esqueléticos

- Algas calcáreas: Son unas de las principales productoras de sedimento. Nos da una importante información sedimentológica al ser muy sensibles a cambios climáticos y tener hábitats muy específicos:

Bentónicas:

• Rodofíceas o algas rojas (coralinas): Desde la zona tropical a la subártica. Paleozoico-actualidad Son marinas laminares o ramificadas en su

morfología externa.

Poseen una microestructura celular, es decir que la calcita ha precipitado en las paredes de las células y entre ellas. Sus tejidos son de calcita microcristalina (HMC en la actualidad).

Composición mineralógica de HMC. Son productoras de sedimento y de

rodolitos (nódulos de algas rojas lamina-res), en zonas de alta energía, de forma esférica sin organización interna (envueltas desorganizadas).

• Clorofíceas o algas verdes:

- Codiáceas: Marinas, de medios someros y arrecifales. Con plantas segmentadas y ramificadas. Son productoras de sedimento:

Formas densas: Halimeda → arena Formas frágiles: Penicillus → barro micrítico

Poseen una microestructura de filamentos tubulares. Mineralogía original de Ar.

- moldes (disolución)

23

- granos micritizados - filamentos tubulares (calcitización)

- Dasicladáceas: Se asocian a las Codiáceas. Son marinas someras (lagoons). Zonas tropicales-subtropicales. Plantas segmentadas y ramificadas. Productores de sedimento: arenas y barro Morfología acicular, ovalada o alargada. Mineralogía original de Ar.

- Caráceas ó carofitas: Ambientes continentales salobres. Productores de sedimento. Calcitizan en los ogonios y en los tallos. Sección esférica-elíptica en tubos en

espiral de diámetros de 1mm. Microestructura fibrosa radial de la pared. Mineralogía original LMC. Se asocian a ostrácodos y gasterópodos.

Planctónicas:

• Crisófitas: Ambientes marinos profundos. Del Jurásico a la Actualidad. Cocolitos: cocoesferas de 10-100 µm de diámetro. Mineralogía original de LMC. Productores de sedimento: mud pelágico y chalks profundos de alta porosidad. Asociados a esporas silíceas, radiolarios…

• Foraminíferos:

Son protozoos provistos de caparazón calcáreo. Precámbrico-Actualidad. Marinos. Tamaño medio: 0,05mm-2cm. Mineralogía original: LMC-HMC. Productores de sedimento e incrustantes. Se clasifican según la microestructura de su concha

en:

- Aglutinados: Marinos. Pared aglutinada. Orbitolinas: Cretácico. Macroforaminíferos bentónicos. Sección axial en “sombrero de segador”. Mineralogía original de HMC.

- Microgranulares: Marinos. Pared microgranular

24

Fusulinas: Concha formada por pequeños granos micríticos cementados por carbonato. Paleozoicas. Formas fusiformes. Cámaras conectadas entre sí.

- Aporcelanados: Marinos y salobres. Pared microcsristalina sin perforaciones. Pared blanca en visu y negra con luz

transmitida. Mineralogía original de HMC. Alveolinas: Macroforaminíferos Cretácico-Actualidad. Miliólidos: Microforaminíferos Secciones en roseta Paleozoico-Actualidad

- Hialinos: Marinos y salobres. Pared con diminutas perforaciones de

calcita fibrosa-radial (esparítica). Mineralogía original: HMC-LMC-Ar. Bentónicos: de plataforma somera con alta

energía. Nunmulítidos: Macroforaminíferos HMC Orbitoideos:

Microforaminíferos HMC Planctónicos: marino profundo. Globigerínidos: microforaminíferos LMC

25

• Moluscos: Son productores de sedimento, degradantes y bioconstructores.

- Gasterópodos: Marinos y continentales (dulceacuícolas o terres-

tres). Paleozoico-Actualidad. Productores de sedimentos: arenas. Bioconstructores (Vermétidos). Concha cónica única enrollada en espiral. Micrestructura variada (la original se dividde o

calcitiza). Mineralogía original de Ar (LMC-HMC).

Disolución: creacción de porosidad secundaria. Calcitización.

En la diagénesis se crea una porosidad móldica rellena con cemento esparítico.

- Bivalvos: Marinos y continentales. Amplia distribución cronoestratigráfica. Productores de sedimento: arenas. Bioconstructores: ostreidos, rudistas. Poseen dos conchas con microestructura variable:

Foliada: ostreidos (prismas paralelos al eje a). Prismática: rudistas (prismas perpendiculares al eje a). Homogénea: sin orientación. Croos-lamelar: paralela a la concha.

Mineralogía original: Ar (disolución formando porosidad móldica), LMC, HMC (preservando la microestructura) o mixta.

Generan clastos de formas alargadas.

- Cefalópodos: Marinos. Productores de sedimento arenoso. Concha única. Mineralogía original de Ar (LMC). Amontes, nautiloideos y belemnites. Secciones circulares. Microestructura fibrosa-radial.

26

- Braquiópodos: Marinos bentónicos. Productores de sedimento y bioconstructores. Mineralogía original: LMC-HMC. Valvas con dos capas de diferente microestructura:

Externa fina con cristales prismáticos. Interna gruesa lamelar oblicua Tipo de concha:

Imputata (no perforada) Puntata (perforada) Diferencias con bivalvos:

Espesor irregular de las conchas Capa externa fina Espinas

- Corales: Marinos. Paleozoico-Actualidad. Formas solitarias y coloniales (arrecifes). Bioconstructores de carbonato y productores de

sedimentos por desmantelación de corales. Mineralogía original:

Ar: escleractínidos LMC: rugosos y tabulados

Indicadores paleoecológicos. Fibras de Ar (ó Calcita) en agragados radiales, las

fasciolas (septos y disepimentos). Microestructuras variadas y complejas. No se conservan

en los escleractinios, encontrándose moldes de cemento micrítico.

- Esponjas: Marinos bentónicos. Paleozoico-Actualidad. Productores de sedimento, bioconstructores y

degradantes de carbonato (cliona). Morfologías diversas: Solitarios Coloniales Hábitats variados (ambientes marinos profundos). Esqueleto formado por espículas (100 µm) ensartadas en un

canal central. Mineralogía original: Calcáreas: Ar o LMC Silíceas: ópalo Espiculitas: facies características de esponjas opalinas.

27

- Briozoos: Marinos bentónicos. Paleozoico-Actualidad. Formas solitarias y coloniales. Morfologías: ramificadas e incrustantes. Productores de sedimento e incrustantes. Microestructura celular (zooecias); fosilizan

las paredes y se rellenan de micrita o esparita. Pared calcítica fibrosa microcristalina. Mineralogía original: LMC o Ar.

- Equinodermos: Marinos (salobres) bentónicos. Paleozoico-Actualidad. Constituidos por placas monocristalinas de

morfologías variadas. Productores de sedimento y degradantes

(erizos). Esqueletos formados por placas y espinas. Mineralogía original de HMC. Los granos monocristalinos presentan: Microporosidad rellena por cemento. Placas frecuentemente micritizadas. Cementos sintaxiales.

28

- Ostrácodos: Invertebrados bentónicos. Marinos salobres y dulceacuícolas. Paleozoico-Actualidad. Esqueleto bivalvo con dos copas (una quitinosa

no preservada y otra calcítica). Granos esqueléticos en media luna. Microestructura fibrosa radial. Tamaño de 1 a 60mm. Productores de sedimento. Mineralogía original: LMC. Ostracoditas: facies con ostrácodos

fundamentalmente. Ornamentación y grosor: Aguas salobres: con ornamentación y gruesas. Aguas dulces: lisas y finas.

29

30

1.- Introducción

• Procesos formativos: - Mecánicos - Precipitación inorgánica - Precipitación bioinducida

• Clasificación (Tucker): - Coated grains (ooides-oncoides) - Peloides-pellets - Intraclastos - Granos compuestos (lumps-grapestones) 2.- Coated grains Son granos carbonáticos con envueltas Se diferencian dependiendo de su origen: Ooides: físico-químico: oolitos < 2 mm pisolitos > 2 mm Oncoides: actividad orgánica. Son un grupo muy variado, pues pueden aparecer en ambientes marinos (lagoon, ambientes profundos…) y continentales (lagos…).

Ooides Sus componentes constituidos por láminas concéntricas de carbonato intracuencal.

• Oolitos - Son envueltas carbonáticás que crecen sobre un núcleo. - Tamaño inferiores a 2mm. - Microestructura laminar concéntrica regular. - Morfología: Esféricos Subesféricos-alargados Excéntricos con cubiertas no simétricas - Tipología: Normales Simples: una envuelta Compuestas - Ambientes marinos y continentales. Muy energéticos, costeros-cordones arenosos de oolitos - Mineralogía: Ar, Calcita o mixta. - En Bahamas, Florida → zonas cálidas. - Oolitos actuales aragoníticos con microfábrica tangencial o radial. a) Oolitos actuales:

- Microfibra tangencial, radial… - Composición Ar - En función de la energía del medio:

Oolitos radiales: lagoons Oolitos tangenciales: shoals (barras de arenas)

b) Oolitos fósiles: - Calcitizados - Disueltos (porosidad oomóldica) - Micritizados - Fábrica radial (LMC) Jurásico

31

• Pisolitos - Ooides con tamaños mayores a 2 mm - Morfologías esféricas y alongadas - Origen vadoso (in situ en el sedimento) - Precipitación físico-química - Climas semiáridos - No confundir con oncolitos: envueltas regulares

ausencia de microestructuras biogénicas relacionado con la calcretización y perfiles eólicos

Oncoides

- Envueltas carbonáticás de origen biogénico - Envueltas concéntricas irregulares:

Organismos incrustantes (algas rojas, briozoos) Carbonato bioinducido actividad microbial

- Tipologías: Rodolitos: restos esqueléticos de algas rojas incrustantes Oncolitos: carbonato inducido por cianobacterias (Estromatolitos)

- Diferencias con ooides: Formas y envueltas irregulares Microfábricas biogénicas

- La inducción de carbonato cálcico la producen las cianobacterias, provocando un bioambiente propicio.

- Cianobacterias: Eubacterias (fotosíntesis) No constituyen componentes esqueléticos Bioinducen el carbonato cálcico Atrapan-fijan Naturaleza mucilaginosa Microestructura filamentosa Actividad perforada (Borers) = micritización Estructuras organosedimentarias

- Oncolitos - Estromatolitos

Precámbrico-Actualidad Inductoras de carbonato (cristales micríticos) que se adhieren al filamento donde se

cementa y fija la estructura.

• Estromatolitos - Tapices microbiales, algal mats - Se trata de una estructura organosedimentaria que se produce por bioinducción de

CaCO3 originado a través de la actividad metabólica de las cianobacterias. - Laminación estrometolítica: acreccional o microbial - Etapas de crecimiento para la formación de laminaciones:

Colonización: Binding (medio acuoso limpio con mucho CaCO3) Bioinducción y fijación: Trapping (atrapar los cristales de CaCO3) Si se produce en un grano en movimiento, se originan capas concéntricas alrededor del grano formando oncolitos. En estos ambientes es necesario que no existan predadores de barros micríticos, por ello se limita a ambientes continentales (lagos) o hipersalinos asociados a la línea de costa.

32

- Clasificación de Logan (depende de la energía del medio):

Estromatolitos laminares energía baja (supramareal tranquilo)

Domos estromatolíticos (LLH) energía alta

Estromatolitos columnares (SH) energía alta

Oncoides o Microbial balls - Importante desarrollo durante el

Precámbrico

• Oncolitos - Cianolitos (oncoides) - Origen biogénico - Estructuras esféricas-subesféricas - Características:

Laminares irregulares Envueltas micríticas/esparíticas Microestructura filamentosa Tamaños variables Sección mala-moderada

3.- Peloides

- Son granos de calcita microcristalina no estructurada con tamaños inferiores a 500 µm. - Morfología ovoidal o irregular - Tamaño de 100-500 µm - Micrita no estructurada - Origen diverso: fecales, de algas calcáreas, granos micríticos

o clastos de lodo - Grupo muy poligénico - Peletoides - Origen inorgánico → peloide

Abrasión de granos esqueléticos de textura micrítica Sección moderada Irregulares Actividad degradante (micritización). Se da en ambientes de lagoon con mucha actividad

microbial Selección moderada Irregulares Boring rellenos por micrita

Erosión intraclastos - Origen orgánico → pellets fecales (crustáceos, gasterópodos)

Criterios de reconocimiento: ricos en materia orgánica ovoidales muy buena selección relacionado con burrows, rellenando estructuras de bioturbación Callianassa (crustáceo) → estructurados Se favorece en ambientes tranquilos (lagoon) y mareales

33

4.- Intraclastos

- Fragmentos del sedimento carbonático consolidado o semiconsolidado - Necesitamos un sustrato litificado y una energía que lo rompa - Erosión de:

Llanuras supramareales (cordones mareales) playas cementadas: beachrock (oleaje) fondos marinos (acción tormentas y oleaje) paleosuelos en llanuras aluviales (corales fluviales)

- Características: morfología y tamaños variables microfábrica homogénea tamaños mayores a granos extracuencales igual composición micríticos (generalmente)

5.- Granos compuestos Generados por aglutinación de varios granos carbonáticos a través de cementos micríticos y materia orgánica. Se generan por bioinducción en ambientes tranquilos (lagoons). Características:

Morfología muy regular Agregados de granos (“racimos”) Microfábrica “clástica” Tamaño 0,5-3mm Forman sedimentos arenosos “in situ” Procesos de micritización Cemento aragonítico Baja preservación Grapestone: aglutinación inicial

Asociados a ambientes de sedimentación marina restringida (lagoon) 6.- Otros Granos

- Terrígenos (ENC): componentes extracuencales e intracuencales (híbridos) - Intracuencales no carbonáticos (INC): huesos, glaucomita, diatomeas… - Extracuencales (EC)

34

- Diferentes intraclastos y granos compuestos: • Extraclastos:

Variedad textural y composicional Contenido fosilífero Procesos diagenéticos (anterior a la formación de la roca) Bordes truncados

35

36

1.- La matriz

- Definición Se produce en la cuenca dentro del proceso de sedimentación. Está compuesta por barro micrítico o micrita (carbonato de textura criptocristalina < 4µm). Su formación es susceptible de sufrir cambios. Se considera un compuesto deposicional, formado por acumulación en ambientes de sedimentación muy ranquila. Ambientes: submareales por debajo de NBO, lagoon ligado a la línea de costa con condiciones energéticas tranquilas o lacustres de continente.

- Composición mineralógica: • Original → LMC, HMC y Ar • Postdeposicional → LMC

- Diagénesis Cambio en la composición y estructura

- Tipos de texturas

Micrita: criptocristalina. Tamaño < 4µm Microesparita: producto de diagénesis

- Composición

Continental: LMC Marina: HMC, Ar

Mediante la diagénesis, se produce un reajuste textural, puesto que tras el neomorfismo, las pequeñas unidades cristalinas dan lugar a unidades mayores por la precipitación.

- Origen del barro micrítico

Se acumulan en ambientes tranquilos. Al tener cristales de tamaño muy fino que sufren

procesos diagenéticos, es muy difícil conocer el origen. Modelo de Neumann y Land en sedimentación actual

(lagoon): Origen muy variado, micrita poligénica: - Bioerosión. - Disgregación de restos esqueléticos. - Desntregación de granos no esqueléticos. - Precipitación química de cristales de Ar (whitings) - Disgregación de algas verdes calcáreas (polvo algal). - Acumulación → cocolitos (en mar abierto y profundo). - Erosión y tidal flats. La micrita puede constituir: - Calizas micríticas o Dolomicritas > 50% - La matriz en carbonatos (sedimento → roca) 100% - Rellenos de cavidades (sedimento interno, moldes) como matriz infiltrada No equivocar con componentes de texturas micríticas: - Cementos micríticos - Granos micritizados

microesparita

micrita

37

2.- El cemento

- Definición Se trata de otro tipo de pasta pero es un producto diagenético. Son precipitados químicos que crecen libremente en los poros de las rocas formando mosaicos. Se desarrolla desde las primeras etapas de la diagénesis. Efectos: cierre de la porosidad litificación y la transformación del sedimento a roca. Nos da información de la hidroquímica de las diagénesis. Caracterización:

Composición mineralógica Textura cristalina Morfología de los cristales Relaciones espaciales con los componentes de la fábrica de la roca (granos, cristales)

- Mineralogía de los cementos

• Composición mineralógica - Aguas marinas: HMC y Ar

- Aguas meteóricas: LMC - Aguas profundas: LMC y Dolomita • Textura cristalina

- De micras a metros en función de la velocidad de cristalización y de la nucleación en el agua:

Alta Vn: textura micrítica Baja Vn: texura esparítica

- Morfología de los cristales

• Equidimensionales (Equant): Crecen en los tres ejes cristalográficos a igual velocidad. LMC • Columnares (Bladed): Eje c se desarrolla más que el a y el b. HMC • Fibrosos ó aciculares: Eje c se desarrolla de manera muy rápida. HMC y Ar

Este parámetro está relacionado con el contenido de Mg2+ en el agua. En agua dulce hay menor cantidad de Mg → cristaliza LMC con el desarrollo de cristales equidimensionales. Con mayor contenido en Mg, van evolucionando a cristales más tabulares.

Relaciones espaciales con los componentes de la fábrica a) Cementos de primera generación (tapizan granos): HMC, LMC, Ar.

Muy tempranos Aguas del medio de sedimentación Ocupan la porosidad primaria (interpartícula) Texturas muy variadas Se dan en función del grado de saturación del agua: - Cementos continuos (medio freático): agua - Cementos discontinuos (medio vadoso): agua + aire

b) Cementos de segunda generación (ocluyentes). Generalmente tardíos Aguas diagenéticas profundas Ocupan la porosidad secundaria y primaria residual Mosaicos gruesos (LMC-Dolomita)

38

- Tipos texturales de cemento

Whisker:

relacionados a perfiles edáficos no muy común agujas

Pendant o microcristalino: discontinuos mayor desarrollo en la zona inferior de los granos cristaliza en aguas de goteo aguas gravitacionales marinas (HMC) medio vadoso criterio geopetal hábito columnar (HCM) 1ª generación

Menisco: crecen a partir de agua capilar (zonas de mayor proximidad entre granos) discontinuos medios vadosos marinos o continentales dependiendo de las texturas cristalinas que

formen los cementos LMC → equigranular 1ª generación

Aciculares ó circungranulares: bordean por completo los granos Ar → fibrosos continuos ambiente freático agua marina 1ª generación

Circungranular equant cristales equidimensionales (LMC) continuo ambientes freáticos aguas meteóricas (continentales) 1ª generación

Equant: 100-300 µm en los mosaicos equigranulares (LMC) ambientes continentales freáticos o profundos diagenéticos crecen sobre la 1ª generación marcan la posición original de los granos al depositarse si se produce en ambientes

continentales freáticos 2ª generación

39

Sintaxial: crecen en continuidad óptica con los granos LMC crecen a favor de granos monocristalinos se desarrollan en todos los ambientes (freáticos y vadosos) 2ª generación

Esparita gruesa: LMC ambiente diagenético profundo 2ª generación ocluyente según fracturas o porosidad relicta cemento tardío

Poiquilotópicos: unidades cristalinas muy grandes, mayores a los granos ambientes diagenéticos profundos o freáticos LMC 1ª ó 2ª generación ocluyente

40

41

42

1.- Definiciones y generalidades Es el volumen de espacios vacíos en el volumen total. Importancia económica: rocas almacén. Origen complejo: disolución actividad orgánica Sedimentos: carbonáticos (40%) micríticos (80%) En las rocas, la porosidad es menor al 5% En función de las conexiones de los poros: Efectiva: poros conectados No efectiva: poros no conectados En función del tiempo de formación: Primaria: predeposicional y deposicional Secundaria: diagenética y tectónica 2.- Clasificación de Choquette & Pray: tipos básicos de porosidad

- Porosidad selectiva de fábrica • Porosidad primaria

Intergranular - Poros entre granos. - En general es primaria aunque también puede ser secundaria por disolución de cementos. Intragunlar - Porosidad primaria predeposicional que ocupa el espacio dentro de los granos, especialmente en los granos esqueléticos. Shelter - Poco importante. - Realiza un efecto paraguas dejando una zona protegida. Fenestral: - Se origina en formaciones estromatolíticas por la oxidación y putrefacción de la materia orgánica. - Primaria deposicional. Grow-Frameworka - Al formarse la materia orgánica queda una zona inferior protegida. - Primaria deposicional. - Se da en bioconstructores. - Muy importante en carbonatos, llegando a tener dimensiones métricas.

• Porosidad secundaria Intercristalina

- Se desarrolla en relación a los procesos de dolomitización. Secundaria diagenética Móldica

- Por disolución selectiva de componentes inestables con aguas agresivas. - Se origina un molde.

- Secundaria diagenética.

43

- Porosidad no selectiva de fábrica

Los poros o están relacionados con los componentes de la fábrica, aparecen fracturas, cavernas o canales. Rompen a los elementos de la fábrica. Fractura - Secundaria (tectónica). - Las fracturas rompen los elementos de la fábrica. Vug - Asociado a fracturas rellenas de cemento. - Fracturas en disolución. - Secundaria. Caverna - Secundaria. - Asociada a ambientes meteóricos y en relación con procesos de karstificación. Channel - Conductos de pequeño tamaño formados por disolución. Estilolítica - Secuandaria diagenética. - Disolución preferente de juntas estilolíticas o a favor de ellas.

- Porosidad selectiva o no de fábrica Cajón desastre para los que no se sabe. Brecha: por disolución de asociaciones evaporíticas. Boring: bioturbación en sustrato duro. Burrow: bioturbación en sustrato blando. Desecación: al desecarse un sedimento carbonático. 3.- Origen y tiempo de formación

- Primaria: predeposicional (Pp) deposicional (Pd) - Secundaria: eogenética (Se) mesogenética (Sm) telogenética (St) Etapa eogenética Diagénesis temprana (ambiente diagenético marino o continental): - Componentes metaestables (Ar-HMC) se disuelven

creando porosidad secundaria móldica. Es muy importante porque origina mucha porosidad.

- Componentes estables: preservación de la porosidad primaria. Si se produce cementación se da el cierre de la porosidad.

Etapa mesogenética Enterramiento profundo:

- Reducción de la porosidad primaria por compactación y cementación.

44

- Creación de porosidad secundaria por disolución en aguas ácidas (agresivas) al madurar la materia orgánica.

Etapa telogenética Ambiente meteórico (karstificación): - Importante disolución y creación de porosidad secundaria. - Porosidades no selectivas de fábrica.

Porosidades en materiales

Areniscas Carbonáticas Sedimentos 25-40% Sedimentos 40-80% Rocas 15-30% Rocas 5-15% Interpartícula Muchos tipos Tamaño poro = Tamaño clastos Tamaños muy variables ↑ Cambios diagenéticos ↑ Cambios diagenéticos

45

4.- Modificación de la porosidad durante la diagénesis - Disolución: agranda la porosidad - Dolomitización: agranda la porosidad - Cementación-Compactación: reduce la porosidad - Sedimento interno: reduce la porosidad

46

47

1.- Clasificaciones en rocas carbonáticas Composición Fábrica: - Cristalina - Clástica - Organógena Textura: - Folk (1962) - Dunhan (1962) - Embry & Klovan (1971) 2.- Clasificación de Folk (1962) Terrígenos Aloquímicos (granos) (origen intracuencal) Ortoquímicos: - Matriz micrítica - Cemento esparítico

- Familias de rocas carbonáticas

• Rocas aloquímicos (> 10% granos) Intraclastos → intraesparita/intramicrita Esparíticas Ooides → ooesparita/oomicrita Micríticas Bioclastos → bioesparita/biomicrita Peloides → peleesparita/pelmicrita • Rocas microcristalinos (< 10% granos) calizas micríticas • Rocas biohermales o biolititas: con precipitados orgánicos bioinducidos calizas boundstone

48

3.- Clasificación de Dunham (1962) Carbonatos con textura reconocible: - Presencia o ausencia de barro micrítico - Porcentaje de granos y relación espacial entre ellos - Signos de unión entre organismos por crecimiento in situ - Nos da la energía del medio de sedimentación Carbonatos cristalinos: 4.- Casificación de Embry & Klovan (1971)

- Mudstone: < 10% granos; barro soportado - Wackestone: > 10% granos; barro soportado - Packstone: clasto soportado - Grainstone: no tiene barro micrítico; clasto soportado - Boundstone: componentes unidos; clasto soportado - Cristalina: no se reconoce la textura deposicional

49

50

1.- Introducción

- Definiciones y conceptos generales Conjunto de modificaciones a nivel textural y composicional en un sedimento desde el momento de su sedimentación hasta que alcance unas condiciones P-T típicas del metamorfismo o bien hasta que el sedimento vuelva a la superficie.

- Importancia económica Surge por necesidad de conocer el momento en que va a desarrollarse la porosidad. Poseen una gran importancia económica pues es en la porosidad donde encontraremos los principales productos energéticos y minerales. Tiene efectos negativos en la evolución de un carbonato por la pérdida de texturas deposicionales ligadas a la fábrica original del sedimento.

- Etapas diagenéticas

Eogénesis: ligada al momento de la sedimentación Mesogénesis: diagénesis Telogénesis: alcanza la superficie de nuevo

Tienen significado temporal y espacial.

Eogénesis: (Early diagenesis) Recoge todos los acontecimientos desde la sedimentación hasta que queda fuera del alcance de las aguas del medio de sedimentación (marinas o continentales). 0-100m. Importantes cambios; desarrollo de procesos diagenéticos. Corta en el tiempo.

Mesogénesis: (Burial diagenesis) Etapa que va desde el fin de la eogénesis hasta el comienzo del metamorfismo. El agua que interacciona es profunda, aguas connatas. 100-10.000m. No posee importantes cambios diagenéticos. Etapa muy prolongada en el tiempo.

Telogénesis: (Uplift diagenesis) Las rocas entran en contacto con las aguas diagenéticas meteóricas. Procesos de karstificación. Desde la mesogénesis hasta una nueva alteración superficial.

- Factores que controlan la diagénesis Sedimentos metaestables (Ar, LMC) con mucha reactividad química. Factores de control:

• Mineralogía original: - estable (LMC) → no reacciona tan activamente - inestable (Ar) → reaccionan mucho: - Reemplazamientos - disolución • Hidroquímica del medio diagenético

51

Estabilización del carbonato. El Ar, al entrar en contacto con un agua subsaturada en Ar, tiende a disolverse en el agua o transformarse en calcita. Se tienden a equilibrar con las aguas diagenéticas, por ello se dan importantes cambios diagenéticos.

- Potencial diagenético Capacidad que tiene un carbonato en sufrir cambios minerales y estructurales a lo largo de la diagénesis en función de su composición original. Consecuencias principales de la estabilización de carbonatos:

- Creacción de porosidad 2ª (disolución) - Precipitados químicos (cementación) - Cambios mineralógicos y geoquímicas (reemplazamiento) - Cambios texto-estructurales (recristalización)

- Principales procesos diagenéticos

2.- Ambientes diagenéticos Un ambiente diagenético se caracteriza por una hidroquímica determinada. Tipos de ambientes:

• Ambiente continental o meteórico - Aguas dulces - Tipos: ambiente continental vadoso ambiente continental freático - Aguas pobres en Na y Mg muy diluidas - LMC

• Ambiente marino - Agua enriquecida en Mg y Na - Aguas marinas saladas - Tipos: ambiente marino vadoso (litoral) ambiente marino freático - HMC y Ar

• Ambiente profundo - Aguas connatas profundas - Aguas muy salinas - Na ↑ y Mg ↓ - LMC y Dolomita

3.- Neomorfismo Transformaciones entre un mineral y el mismo o su polimorfo. Tipos: - Transformación mineral Ar → LMC (calcitización) - Transformaciones texturales – Recristalización

• Calcitización - Ar – LMC: reemplazamiento mineral

- Sistemas químicos cerrados - Cambio mineral y textural (calcita neomórfica)

52

- Estructuras paramórficas (relictos de la microfábrica) - No hay desarrollo de la porosidad intermedia - Mosaicos de calcita de color marrón - Eogénesis: se desarrollan en esa fase • Recristalización - Reestructuración cristalina con cambio en el tamaño y forma de los cristales pero sin cambio mineral - Transformación textural: Calcita → Calcita; Dolomita → Dolomita - Recristalización agradante: se favorece con el lavado de Mg Micrita → Microesparita → Pseudoesparita (<4µm) (4-10µm) (>10µm)

Cementación Neomorfismo Calcita esparítica Pseudoesparita Gradación de tamaños (Drusy) Tamaños irregulares No estructuras relictas Estructuras relictas Cristales-grano: recto Cristales-grano: difuso Contactos intercristalinos netos Contactos intercristalinos irregulares Uniones triples = 90º Uniones triples no 90º

- Fábricas cristalinas. Clasificación de Friedman

Términos para describir texturas y fábricas cristalinas:

Forma de los cristales: - anhedral - subhedral - euhedral

Mosaicos equicristalinos: - xenotópico (cristales anhedrales) - hipidiotópico (cristales subhedrales) - idiotópico (cristales euhedrales)

Mosaicos inequigranulares: - porfirotópico (grandes cristales en mosaicos de textura fina) - poiquilotópicos (grandes cristales que engloban a otros más pequeños)

4.- Micritización Es un proceso diagenético muy temprano donde toman parte organismos microlíticos. Se da en el medio de sedimentación. - Eogénesis - Procesos de boeing y relleno (filling) de granos - Microorganismos endolíticos crean microperforaciones o microborings (0,5-15 µm) - Cementos micríticos rellenan las perforaciones (Ar y HMC) - Cuando un grano metaestable es envuelto por minerales, la parte interior puede disolverse y quedar hueco. Se rellena con esparita. - Consecuencias: formación de envueltas micríticas densas granos micritizados (con estructuras internas relictas) formación de peloides obliteración de microestructuras originales

53

5.- Cementación Se forma a partir de aguas diagenéticas subsaturadas Consecuencias: - cierre de porosidad - litificación Características: - morfología y tamaño de los cristales → mineralogía - composición → hidroquímica - relación espacial entre ellos → cronología Estos parámetros nos ayudan a inferir los ambientes diagenéticos

- Cementos y ambientes diagenéticos

- Cementos meteóricos • Diagénesis tempranas en sedimentos continentales o en rocas expuestas a meteorización

(Telodiagénesis). • Aguas dulces (Mg/Ca = 0,3-0,1) Aguas muy diluidas • LMC: δO18 (-2,-6‰) PDB / δC13 (-7,-12‰) PDB • Cementos vadosos (discontinuos): - menisco - gravitacionales • Cementos freáticos (continuos):

- costras isopacas - mosaicos equicristalinos - sintaxiales (epitaxiales)

- Cementos marinos • Aguas marinas (Mg/Ca>5) • HMC-Ar • LMC: δO18 (0,-5‰) PDB / δC13 (2,5‰) PDB • Cementos vadosos (discontinuos): - Supramareales-intermareal

54

• Cementos freáticos (continuos): - submareal

• Cementos HMC: - micríticos - costras isopacas - fibrosa o culumnas • Cementos Ar:

- fibroso - masa de agujas desordenadas - botroidal

- Cementos profundos • Aguas connatas diagenéticas profundas • Aguas profundas (salmueras connatas) • LMC-Dolomita → Muy sódicas y con mucho Ca, se enriquecen en Mg • δO18 (muy negativos) / δC13 (+, similar a cementos marinos) • Tipos texturales de cementos: - mosaicos esparíticos gruesos (>300µ,) - poiquilotópicos - doloesparita gruesa • Criterios de identificación:

- poiquilotópicos en fábricas compactadas y dolomitizadas - mosaicos gruesos en fracturas - cemento sellando granos fracturados por compactación - cemento dolomitizado en porosidad estilolítica - mosaicos equant postdatand compactación química

- Estratigrafía de cementos Criterios cronológicos: Secuencia diagenética temporal: - Cementos que tapizan granos: 1os en precipitar - Cementos posteriores se amoldan a los anteriores - Un cemento que corroe a otro es posterior - Cementos profundos postdatan rasgos diagenéticos anteriores (compactación, fracturación…)

- Interpretación

Indica los estadios de crecimiento y el ambiente diagenético.

• Catodoluminiscencia: - Elemento activador (Mn2+) en carbonatos → amarillo intenso - Elemento inhibidor (Fe2+) en carbonatos → marrón apagado Amarillo, naranja, marrón → se deben a la composición por e. traza: Mn y Fe Caracterización de generaciones de cementos → bandeados de colores por la luminiscencia: - No luminiscente: negro: ausencia de Mn2+ y Fe2+ - Luminiscente brillante: amarillo: presencia de Mn2+

- Luminiscencia apagada: naranja: presencia de Mn2+ y Fe2+

55

56

1.- Disolución Es muy importante en la creación de porosidad. Se origina como respuesta al reequilibrio de minerales inestables al entrar en contacto con aguas ácidas.

- Factores: hidroquímica-flujo propiedades intrínsecas carbonato:

mineralogía porosidad - Consecuencias:

Creación de porosidad secundaria Destrucción de texturas primarias

- Rango de actuación: Eogénesis móldica → (granos y cementos) Mesogénesis → fracturas Telogénesis → vug, channels, cavernas

2.- Compactación Es un proceso diagenético que contribuye a la mitificación de la roca y se asocia a la cementación. Acoge los procesos F-Q que se dan en el material carbonático como consecuencia del enterramiento. - Compactación: física: roturas de granos, asentamiento química: presión-disolución - Rango de actuación: eogénesis (compactación mecánica) mesogénesis (mayor importancia) (compactación química) Factores: - Intrínsecos: mineralogía → potencial diagenético textura (tamaño de los cristales). Más en tamaño fino presencia de hidrocarburos → inhiben la compactación cementos tempranos → inhiben la compactación si son estables - Extrínsecos: P y Tª presión origina un incremento en la solubilidad en la calcita temperatura aumenta en profundidad. Varían 10º C/Km Al aumentar la temperatura se favorece la precipitación de la calcita

• Compactación física Rango de actuación: eogénesis Consecuencias: asentamientos y reordenación expulsión de agua por el empaquetamiento pérdida de la porosidad primaria reducción del espesor deformación de granos dúctiles y rotura de frágiles Mudstones-Wackesones aplastamiento de burrows aplastamientos de mud-cracks roturas de láminas litificadas empaquetamiento más denso wackestone pasa a packstone

57

Packstone-Grainstones deformación en granos dúctiles roturas en granos frágiles: bioclastos, ooides, envueltas micríticas contactos granos curvilínea Packstones → amortigua la matriz; Grainstones los cementos • Compactación química

Rango actuación: mesogénesis Procesos de presión-disolución en las zonas de máxima tensión Consecuencias: reducción del espesor 20-30%. Después de la compactación disolución en los puntos de máxima tensión formación de soluciones cementantes superficies de disolución (estilolitos) Los Ca precipitan en las zonas de sombra Los estilolitos nos indican los minerales insolubles

58

3.- Reemplazamiento Es un proceso por el cual un mineral (carbonático) se disuelve gradualmente y al mismo tiempo precipita una nueva fase mineral sin desarrollo de una fase intermedia de porosidad. Se produce al darse un reequilibrio de los minerales carbonáticos con las aguas del medio diagenético. Características:

- se excluyen los procesos de cementación - procesos químicos por vía húmeda en un sistema cerrado - implican un cambio en la textura cristalina (recristalización)

Ejemplos: Mineral carbonático – mineral carbonático es el más usual Calcita → Dolomita (dolomitización) Dolomita → Calcita (dedolomitización) Aragonito → Calcita (calcitización) Mineral carbonático – mineral no carbonático Calcita – yeso (yesificación) Calcita – sílice (silicificación) 4.- Dolomitización Reemplazamiento sedimento o roca CaCO3 → CaMg(CO3)2 30-40% de los carbonatos son dolomitizados Si se produce, en este proceso, variaciones en el tamaño cristalino y destrucción de la textura primaria. Creación de porosidad secundaria de tipo intercristalina, lo que es da la capacidad de ser rocas almacén de (petróleo) y las aguas diagenéticas que pueden estar sobresaturadas en minerales con valor económico. Falta conocimiento acerca de la formación de este mineral, se da el problema de la dolomita Línea de investigación muy importante. El agua de mar está sobresaturada en dolomita, pero no se precipita, puesto que se necesitan unas condiciones muy particulares que permitan ese proceso Aparecen sedimentos dolomíticos asociados a ambientes evaporíticos y salinos Origen primario raro Producto de reemplazamiento y está asociados a los cementos Rango de actuación: eogénesis y mesogénesis Pruebas de que forman parte de proceso de reemplazamiento

- organismos no dolomitizados - contacto dolomías/calizas no estratificadas - componentes cortados por cristales de dolomita - nódulos de sílex englobando sedimento precursor calcítico

Proceso químico:

2CaCO3 (sól) + Mg2+ (dis) → CaMg(CO3)2 (sól) + Ca2+

____________________________________________________________________________________ a CaCO3 + b Ca2+ + c Mg2+ + d CO3 (a+b) Ca + c Mg2 + (a+d) CO3 e CaMg(CO3)2 + (a+b-e) Ca2+ + (c-e) Mg2+ + (a+d-2e) CO3 ____________________________________________________________________________________

59

Factores: - Tiempo alto: por la alta ordenación de la dolomita - Temperatura: favorece la movilidad iónica - Presencia de Mg y alta relación Mg/Ca - Alcalinidad: favorece el proceso - Salinidad: dificulta el proceso, porque al tener muchas especies iónicas, se encuentran

acomplejadas en el agua formando pares iónicos y se reducen. Al aumentar Mg/Ca, la salinidad no influye tanto.

- Propiedades intínsecas del material: Mineralogía original (potencial diagenético) Si ↑Pd → ↑dolomitización Textura cristalina Porosidad ↑ → ↑fluidos diagenéticos → ↑dolomitización

Preservación de texturas deposicionales.

• Dolomitización-Dolomudstone - dolomitización temprana (eogénesis) - barro micrítico → dolomicritas - textura fina favorece el proceso - ambientes hipersalinos - minerales evaporíticos y estromatolitos - clasificaciones (Fol., Dunham + prefijo Dolo)

• Dolopackstones-Dolograinstone - dolomitización temprana (eogénesis) - granos esqueléticos (HMC) - conservación de texturas deposicionales - ligera recristalización • Doloesparitas - dolomitización tardía (mesogénesis) - dolomitización temprana (eogénesis) - textura cristalina gruesa → mosaicos - destrucción de porosidad secundaria intercristalina - dolomita barroca o saddle - clasificaciones: Sibley y Gregg, Fol., Friedman

60

• Dolomita barroca (barroque o saddle) - mosaicos xerotópicos gruesos - también como cementos - cristales de tamaños mayores a 1mm - uniones cristalinas curvas - marcada extinción ondulante

- inclusiones fluidas – relictos de calcita - dolomitas ferrosas (azul) - diagénesis de enterramiento

- Modelos de dolomitización

Dan respuesta al: mecanismo de los fluidos dolomitizantes origen de los iones Mg El agua marina se mueve a través de los sedimentos.

Se divide en: - Tempranos (eogénesis): flujo de salmueras evaporíticas mezcla de aguas - Tardíos (mesogénesis): ambientes profundos hidrotermal

61

62

1.- La sedimentación carbonática marina Son más importantes que los continentales cuantitativamente. Se forman en plataformas carbonáticás que son extensas áreas donde se produce y acumula el carbonato. En la actualidad se encuentran en los cinturones tropical y subtropical cálidos. Ej: Bahamas, Golfo Pérsico, Florida, Atolones del Pacífico, Australia…

- Factores que controlan la sedimentación carbonática

• Productividad orgánica: CaCO3 de origen orgánico: precipitación o bioinducido. - Temperatura, salinidad, profundidad, aparte de nutrientes. - Oleaje, mareas, luminosidad • Ambiente geotectónico → material terrígeno que ahoga la producción de carbonatos. - márgenes continentales pasivas - cuencas intracratónicas - cuencas de rifting -cuencas de Foreland

Clasificación de las plataformas carbonáticás marinas en función de la topografía del fondo submarino

- Complejo isla barrera/lagoon: Florida y E. Australia Carbonatos Mesozoicos de la C. Ibérica y Pirineos - Rampas carbonáticás: Golfo Pérsico, Yucatán, W. Australia Carbonatos Mesozoicos C. Ibérica - Plataformas Epeíricas No en la actualidad. Carbonatos Paleozoicos y Mesozoicos. C. Ibérica - Plataformas aisladas: Bahamas Plataformas Triásicas de las Dolomitas - Plataformas ahogadas

Los carbonatos dependen mucho de la profundidad.

2.- Carbonatos mareales/perimareales Se dan en varios tipos de ambientes: Nidal flats: ambientes de baja energía (marinos y costeros) con influencia de mareas. Topografía

baja con muy baja energía. Ambientes complejos: cambios ambientales - Submareal o sumergida - Intermareal: área sometida a inundaciones por la subida de la marea. - Supramareal: área esporádicamente inundada (tormentas, maremotos) Clima húmedo: marismas, aguas salobres a dulces. Clima árido: sabkha, aguas hipersalinas por evaporación alta.

63

Estructuras - Estromatolitos: domos y pequeñas estructuras - Mudcracks, porosidad fenestral - Bioturbación Texturas muy variables: -Mudstone a Boundstone (estromatolitos). Mucho barro micrítico -Wackestone – Packstone en las charcas de agua dulce -Grainstone en canales mareales

Asociación biótica: baja diversidad - Gasterópodos (abundantes) - Foraminíferos - Ostrácodos - Cianobacterias Componentes característicos - Minerales evaporíticos → llanurashipersalinas (sabkha) - Capas de tormenta (intraclasta, foraminíferos) Procesos diagenéticos → diagénesis temprana -Cementación temprana -Bioturbación -Dolomitización temprana

3.- Carbonatos de lagoon Se dan por la formación de barreras paralelas a la línea de costa que marginan una laguna. Existe una importante evaporación del agua que llega a ser hipersalina. Se dan en ambientes submareales de baja energía. Los tipos de lagoon dependen de su salinidad:

• Normales: atolones del Pacífico • Salobres: bahía del Pacífico • Hipersalinos: Golfo Pérsico

- Estructuras sedimentarias: Organógenos: estromatolitos de fondo o parches arrecifales Laminación fina, lagos de restos esqueléticos (tormentas)

- Componentes deposicionales:

Barro micrítico (Ar-HMC) → provoca la acción microbial Algas verdes (codiáceas, dasicladáceas), moluscos y foraminíferos Peloides, granos compuestos, Cianobacterias

- Texturas:

Mudstone peletíferos Wackestone-Packestone Boundstones coralinos

Aumento de la matriz micrítica en general

- Procesos diagenéticos relacionados con la actividad orgánica: Micritización de granos Cementos micríticos → grapestones-lumps Bioturbación interna de crustáceos, moluscos

64

4.- Carbonatos de playas, barreras y shoals (arenosos) Se encuentran en la línea de costa de alta energía (mareas y oleaje), en ambientes intermareales o submareales y en ambientes profundos por acción de tormentas (tempestitas) o por carbonatos sedimentarios.

- Estructuras sedimentarias: Estratificación cruzada, de surco y planar Herring-bone, canales (mareas)

- Componentes Granos esqueléticos muy variados Granos no esqueléticos: oolitos

- Texturas Grainstones (bioclastos y oolitos) Selección muy buena Alta porosidad primaria interpartícula: buenos reservorios

- Procesos diagenéticos Disolución de componentes inestables: porosidad secundaria Cementación temprana → beachrock (Ar-HMC): sumergido ó emergido

5.- Carbonatos arrecifales Bioconstruciones que pueden desarrollarse en varios ambientes paralelos de la línea de costa o como pach-reef. Son los corales y los estromatolitos.

- Organismos: Biocontrucciones rígidas → Framestone (corales) Reef mounds → Baflestone (crinoideos, briozoo, corales) Mud mounds → Bindstone (tapices microbiales)

- Factores de control en arrecifes coralinos: Temperatura óptima (25ºC) Profundidad < 10m Salinidad normal Ausencia de terrígenos

Son marcadores paleoambientales - Texto-estructuras complejas

No presentan estratificaciones, sino formas domáticas que varía lateralmente a carbonatos de lagoon

- Componentes Biocontructores (Ar) Incrustantes Granos esqueléticos

- Procesos diagenéticos Diagénesis submarina: cementación Ar-HMC Diagénesis meteórica: disolución → porosidad 2ª dolomitización → porosidad 2ª

- Alta porosidad: muy buenos reservorios Growth-Framework 1ª + intersticial 2ª + móldica 2ª (dolomitización) (disolución)

6.- Carbonatos profundos

•••• Redesedimentados - Ambientes profundo por desmantelamiento de plataforma somera

65

- Procesos físicos: Caída de rocas del talud → olistolitos (rudstone) Deslizamientos y slump (deslizamientos) Flujos gravitacionales (turbiditas → Packstone-Grainstone)

- Componentes:

Carbonatos de plataforma Componentes de mayor profundidad

- Procesos diagenéticos Reemplazamientos (Glauconitización) Cementación

• Pelágicos

- Ambientes profundos de fondos oceánicos (próximos al NCCP) - Estructuras: Laminación fina - Texturas: Mudstone-Wackestone bioclásticos - Componentes: Moluscos de concha fina LMC Cocolitos (chalks, LMC) Foraminíferos (globigerinas, LMC) - Procesos diagenéticos: Cementación Compactación -Base de secuencias progradantes

66

67

1.- Introducción

• Valiosa información paleoambiental • Interés económico:

roca madre de hidrocarburos → M.O reservorios/mineralizadores → paleokarsts

• Principales diferencias con c. marinos: baja diversidad fosilífera potencias generalmente más pequeñas diagénesis meteórica temprana

Carbonatos continentales y procesos generadores - fluviales: sedimentación - lacustres: sedimentación - edáficos: diagénesis meteórica - kársticos: diagénesis meteórica

2.- Carbonatos fluviales

• Carbonatos detríticos: arenitas carbonáticas áreas fuentes carbonáticas (fragmentos de roca carbonáticos).

• Carbonatos biogénicos: plantas vivas → tobas (tuffa) fondo del canal →estromatolitos objetos erráticos → oncolitos

• Estructuras masivas – laminadas • Texturas: Boundstones

Microfábricas filamentosas, alta porosidad • Componentes deposicionales:

Oncolitos, gasterópodos, intraclastos • Procesos diagenéticos:

Cementación (LMC)… 3.- Carbonatos lacustres Ambientes de formación:

Lagos Litoral Cuenca abierta

Alta producción y acumulación de carbonatos Ambientes tranquilos → acumulación micrítica Subambientes:

Lacustre s.s Palustre

C. Lacustres s.s

68

Modelos de facies complejos

- Facies Litoral (calizas bioclásticas, intraclásticas) Cuenca abierta (margas)

- Estructuras (laminadas, masivas…) - Texturas variadas → Mudstone, Wackestone, Packstone, Grainstone - Asociación biótica: moluscos, carofitas, ostrácodos - Procesos diagenéticos: cementación (LMC) - No exposición subaérea

Términos inferiores e intermedios de secuencias de colmatación lacustre 4.- Carbonatos palustres y clacretas Ambientes supra-eulitoral Vegetación enraizada Extensión, profundidad y topografía Exposición subaérea de carbonatos lacustres Transformación edáfica → destrucción textura

• Procesos diagenéticos de exposicón subaérea Bioturbación vegetal → rizolitos Bioturbación vegetal → microcodium Nodulización Desecación barro lacustre → planos desecación Brechificación Formación evaporitas (evaporación aguas sedimento) Marmorización

• Facies diagenéticas/edáficas • Componentes:

Nódulos micríticos, intraclastos Calcretas

• Facies diagenéticas/edáficas (R) ambiente meteórico • Precipitación bioinducida o físico-química sobre:

Carbonatos lacustres emergidos Lutitas de llanura de inundación Arenas de relleno de canales fluviales

• Estructuras muy variadas: laminar, brechoide • Rizocrecciones • Texturas - microfacies complejas

69

• Componentes: nódulos micríticos, intraclastos, pinolitos • Techo secuencias de colmatación

5.- Carbonatos kársticos

• Facies diagenéticas (R) ambiente diagenético meteórico • Aguas subsaturadas en CaCO3 → aguas meteóricas • Disolución – precipitación • Procesos diagenéticos:

Disolución porosidad 2ª channel caverna Cementación

• Depósitos kársticos detríticos gravitacionales espeleotemas: estalactitas estalagmitas formas parietales

70

71

72

73

TEMA 14.- Rocas silíceas 1.- Introducción

- Generalidades Roca formada por acumulación de SiO2 orgánica o inorgánica en proporción mayor a un 95%. El otro 5% contiene impurezas: arcillas desarrolladas en el depósito, carbonatos… Silex o Chert de SiO2 (cuarzo u ópalo).

Son rocas de alta dureza y densidad con una textura cristalina muy fina con rotura de tipo concoidal. Los sedimentos silíceos son porosos y friables (diatomitas). Incluye muchos tipos de cuarzos y ópalos: - radiolaritas: sedimento constituido por restos esqueléticos de radiolarios (conchas opalinas). - diatomitas: restos esqueléticos de diatomeas. - jaspe - flint: nódulos dentro del chalk - lidita - porcelanita

Interés económico: - industria de la óptica - vidrio - materiales de construcción - polvo silíceo: fabricación de pinturas y porcelanas - gemas (variedades coloreadas) - Solubilidad de la sílice frente al pH

La sílice amorfa es mucho más soluble que el cuarzo. La solubilidad se dispara cuando el pH > 8, es decir, básico. La SiO2 se encuentra disuelta en condiciones básicas y precipita cuando el medio es ácido, todo lo contrario a lo que ocurre con las rocas carbonáticas.

- Origen de la sílice - Orgánico: Sedimentos originados por la acumulación de restos esqueléticos (radiolaritas, diatomeas, esponjas…) - Inorgánico: Procedencia exógena: Vulcanismo (desvitrificación vidrios volcánicos) e hidrotermalismo. Transformaciones minerales de la arcilla

74

Weathering en perfiles edáficos - Modos de aparición de la sílice - Estratos: en ambientes sedientarios, tanto orgánicos (acumulación de restos esqueléticos) como inorgánico (por desvitrificación de vidrios). Cherts estratificados. - Nódulos: cherts nodulares. Son un producto diagenético a partir de yesos o carbonatos. - Cementos: muy común en carbonato.

2.- Composición mineralógica y evolución diagenética - Tipos composicionales

Ópalo (SiO2.nH2O): - sílice hidratada - colores amarillentos-pardos (NP) - alto relieve - texturas diversas: homogéneo, brechoide - variedades minerales: ópalo A ópalo CT

• Ópalo A (SiO2.nH2O) sílice amorfa. - origen biogénico (esqueletos silíceos) - fase mineral hidratada (>10% H2O) e inestable - mineral isótropo - sin cristalinidad; se comporta como un vidrio Ópalo A → deshidratación → Ópalo CT

T = 20º-30º C Tiempo = 10 Ma Ópalo A raro en depósitos de más de 20 Ma • Ópalo CT.

- es el que nos encontramos normalmente en las rocas - parcialmente deshidratado - fase mineral cristalina - interestratificados láminas silíceas - formado por dos minerales: cristobalita y tridimita → lepiesferas

Ópalo CT → deshidratación → Cuarzo T = 50º C Profundidad = 500m Ópalo CT raro en depósitos de más de 144 Ma (anteriores al Cretácico)

Cuarzo: - relieve más bajo que el ópalo - sílice deshidratada y de alta densidad - texturas: mosaicos y fibras (calcedonia) • Cuarzo – mosaicos

- equant - drusy - microcuarzo (62-4 µm) - megacuarzo (> 62 µm)

• Cuarzo – fibroso → calcedonia - calcedonita - cuarcina - lutecita

Elongación negativa

Elongación positiva Elongación positiva

75

- Maduración de la sílice y factores que influyen en su desarrollo

Procesos de maduración Ópalo A → deshidratación → Ópalo CT → deshidratación → Cuarzo - recristalización del ópalo - “envejecimiento de la sílice” - deshidratación progresiva - incremento de la cristalinidad - destrucción de posibles microestructuras (restos esqueléticos)

Factores que influyen en el proceso - presión de enterramiento - incremento de la temperatura - naturaleza de la roca caja: carbonatos – evaporizas (favorece) arcillas (inhibe)

Consecuencias del proceso - deshidratación - reemplazamiento mineral (ópalo-cuarzo) - cierre de la porosidad primaria

Curva escalonada por los procesos de cambio que sufre un sedimento. Tenemos un sedimento de diatomitas (ópalo A) que tiene una alta porosidad, de un 80%. Al ir aumentando la profundidad y por compactación mecánica, la porosidad se va cerrando paulatinamente, como un depósito terrígeno. Cuando se llega a los 500m de profundidad, la porosidad se cierra bruscamente a la mitad y se debe al cambio de ópalo A a ópalo CT. Se da una deshidratación y una compactación muy grande. El ópalo CT se va enterrando y la porosidad se mantiene constante hasta llegar a los 1.500m, en

donde pierde completamente el agua y se produce un nuevo cambio mineral: de ópalo CT a cuarzo. La porosidad pasa de un 40% a tan sólo un 10%.

3.- Tipos de rocas silíceas

Rocas silíceas estratificadas (cherts estratificados – bedded cherts) - depósitos laminados de gran espesor - origen SiO2: acumulación de restos de organismos episodios volcánicos - características: sílice amorfa (>10% H2O, isótropo) ambientes de formación: continentales lacustres marinos profundos - acumulación de sílice bajo en CCD → barros silíceos (oozes silíceos de radiolarios, diatomeas…) Existe un nivel de compensación del ópalo; 6.000m de profundidad

76

Rocas silíceas nodulares (cherts nodulares – nodular cherts) - nódulos y/o capas nodulares (coalescencia de nódulos) - origen de SiO2: sílice biogénica diseminada en el sedimento H2O diagenéticas ricas en SiO2 transformaciones de minerales de la arcilla - características: frecuentes en carbonatos continentales y marinos (plataforma y pelágicos) reemplazamiento (silicificación) en relación a otras litologías (carbonatos y yesos)