petrología sedimentaria i

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Apuntes de Petrología Sedimentaria I. 3º Geología. Universidad Complutense de Madrid

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PETROLOGA SEDIMENTARIA I scar Pintos Rodrguez

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DEFINICIONES Petrologa: Ciencia que estudia las rocas (gneas, metamrficas y sedimentarias); Las diferentes petrologas se diferencian en el tipo de roca a estudiar, pero tienen en comn la metodologa (razonamiento cientfico cuyo estudio se basa en la composicin mineral y qumica de las rocas). Petrografa: La primera parte del estudio se centra en la descripcin de aspectos fsicos y qumicos de las rocas (color, tamao de los cristales, distribucin, orden, ... etc); a esta ciencia, se le denomina petrografa, y es la que da lugar a las clasificaciones no genticas (aspticas). Petrognesis: Tras la descripcin de estos aspectos fsicos y qumicos, se procede a la interpretacin de los mismos, en cuanto a su origen o gnesis; esta ciencia, se denomina petrognesis. Sedimento y rocas sedimentarias: Cada vez se estudia ms el depsito sedimentario, incluyendo adems de las rocas sedimentarias, los sedimentos no consolidados (acumulacin de material a cierta profundidad bajo condiciones bajas de presin y temperatura). Llamamos entonces, roca sedimentaria, al depsito sedimentario consolidado, y sedimento al depsito sedimentario no consolidado. Sedimentologa: Ciencia que engloba otras ramas ms especficas, como la petrologa sedimentaria, la estratigrafa y la paleontologa.

CICLO PETROGENTICOCiclo que puede sufrir cualquier roca en la Tierra; Nosotros nos quedaremos con la parte que estudia los procesos y gnesis que sufren las rocas en la corteza superficial. Los lmites entre roca gnea/detrito y roca sedimentaria/roca metamrfica, son muy relativos y difciles de establecer.

RELACIN CON OTRAS CIENCIASLa Petrologa se relaciona con la Estratigrafa, en cuanto a la disposicin del sedimento; Con la Geodinmica Externa, en cuanto a la dinmica de la corteza; con la Paleontologa, en cuanto al contenido informativo paleocolgico-ambiental. Con todas estas ciencias, la Petrologa, comparte el estudio del depsito sedimentario. En cuanto a la metodologa, se relaciona con la Mineraloga (necesidad del anlisis mineral), con la Geoqumica (analtica qumica) o con la Termodinmica (condiciones P-T necesarias para ciertos procesos de cristalizacin).

HISTORIALa Estratigrafa Clsica, comienza con Smith en 1815, al identificar por primera vez, estratos como unidades genticas; Tambin elabor el primer mapa geolgico en Inglaterra. Posteriormente, con Sorby, en 1879 nace la Micropetrologa, ya que se elaboran las primeras lminas delgadas y se desarrolla el estudio con microscopio.

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En las dos primeras dcadas del siglo XX se llevan a cabo investigaciones y anlisis medioambientales a partir de sedimentos clsticos (arenas y gravas), con tamizados. A partir de los 70, aparece la Geoqumica, con anlisis de distribucin de elementos en rocas sedimentarias.

VALOR CIENTFICO Y ECONMICODentro de la Petrologa Clsica, se incluye el estudio de los diferentes tipos de rocas y su relacin con la materia orgnica; Pero actualmente, estn apareciendo nuevas ciencias asociadas, como el almacenamiento de residuos radiactivos, la alteracin del patrimonio o la geologa planetaria. En cuanto al inters econmico, hay que tener en cuenta, que el 80-90% de las explotaciones, mineras, son sobre depsitos sedimentarios. Adems, en rocas detrticas, se acumulan cantidades importantes de petrleo, gas o agua, debido a su elevada porosidad y permeabilidad.

METODOLOGAFormulacin de cuestiones (gnesis, procesos, ...). Planificacin del trabajo. Obtencin de datos (se realizan columnas de yacencia, se obtienen muestras, ...). Anlisis de los datos, a partir de base bibliogrfica y conocimientos previos. Construccin de una posible hiptesis para interpretar los datos obtenidos. Comprobacin de todas las condiciones de la hiptesis. Aceptacin o no de la hiptesis.

TRABAJO DE CAMPOSe lleva a cabo la identificacin litolgica y de diversas estructuras sedimentarias, levantamiento de columnas estratigrficas, y muestreo.

TRABAJO DE LABORATORIOSe corta la roca y se hace una lmina delgada; se procede a la tincin de minerales. Posteriormente, se realizan anlisis fsico-qumicos (roca pulverizada, rayos X, fluorescencia, anlisis trmico diferencial, ...) y anlisis mecnicos (clastomtricos, separacin de minerales, ...). Finalmente, se tratan estadsticamente los datos y se interpretan, ayudndonos de una buena base bibliogrfica.

INTRODUCCINTodos los cuerpos sedimentarios se generan por procesos fsicos y procesos qumicos, fundamentalmente. Una roca preexistente, se desintegra, y sus minerales se alteran debido a las condiciones externas; Los cationes que salen de las redes minerales, se transportan en

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solucin hasta una cuenca de sedimentacin, a travs de las aguas subterrneas. Hay elementos que resisten mucho ms la alteracin, como el cuarzo o la moscovita; stos constituirn el regolito (roca preexistente ya alterada), que puede ser transportada, y si sufre diversos procesos de diagnesis y cementacin, dar lugar a una roca sedimentaria. Se puede dar una roca sedimentaria, sin tener que pasar por procesos de disgregacin y lavado; simplemente, si se da una abrasin y posterior transporte. Tambin se puede dar por acumulacin de cenizas volcnicas, por material csmico, ...

SIGNIFICADO DE LA FBRICALa fbrica es la estructura interna de una roca; puede ser de tres tipos principalmente: Fbrica clstica: Elementos en contacto unos con otros, por un punto. La composicin es muy variable. Son rocas muy porosas. Los distintos constituyentes, se denominan clastos. Fbrica qumica: Elementos en contacto por casi el 100 % de puntos. Casi todos los constituyentes tienen la misma composicin; suelen se sales. La porosidad es casi nula. Los componentes se denominan cristales y han crecido en el lugar en el que los encontramos, mientras que los clastos tenan un origen muy variado. Fbrica organgena: Acumulacin de restos orgnicos, que pueden tener caractersticas de fbricas qumicas o clsticas.

COMPOSICINLas rocas sedimentarias tienen una composicin mucho ms variable que las rocas gneas; Esto se debe a que se producen enriquecimientos en determinados minerales. Las rocas que presentan una fbrica qumica, son muy homogneas. Una roca sedimentaria, est constituida por: Pasta: Matriz: Conjunto de clastos mucho ms pequeos que los clastos del esqueleto. Cemento: Est constituido por pequeos cristales que han precipitado en los huecos de las rocas. Los cementos pueden ser tempranos (intracuencales: son los cristales que precipitan en la cuenca), o tardos (autignicos: cristales que crecen en diagnesis profunda durante el enterramiento). Poros Esqueleto: Tanto los clastos del esqueleto, como los de la matriz, pueden tener procedencias muy distintas; Pueden ser autctonos (nos informan de la qumica de la propia cuenca), alctonos (nos dan informacin sobre el lugar de procedencia, el clima, el tipo de material que se disgreg, ...) o autignicos (nos dan informacin de las condiciones qumicas que reinan en las etapas diagenticas).

PROCESOS DE DESTRUCCIN DE SRS SEDIMENTARIASSubduccin Metamorfismo Fusin Erosin (reciclado)

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El 95 % del registro sedimentario son areniscas (30 %), carbonatos (20 %) y lutitas (50 %).

BALANCE GEOQUMICOA partir de una roca gnea original: El calcio de las plagioclasas pasan a los carbonatos. El cuarzo pasa a formar parte de las arenas y areniscas. Los feldespatos pasan a formar parte de las lutitas. Los depsitos lutticos van a rellenar cuencas marinas profundas (as, al estudiar los depsitos continentales, observamos un dficit en los depsitos pelticos).

Una textura es todo el conjunto de caractersticas geomtricas de cada uno de los elementos que integran la roca detrtica, es decir, los clastos. Debemos observar el tamao de los clastos (clasificacin), distribucin clastonomtrica (seleccin), forma, redondez, caractersticas superficiales de los clastos, relacin esqueleto/pasta, color, ...

TAMAOEs la dimensin mxima del clasto. Cuando los clastos son demasiado pequeos, debemos hacer una lmina delgada; hay que tener en cuenta que con esta tcnica, estamos midiendo las dimensiones de una seccin. En vez de hacer una lmina delgada, tambin podemos hacer un tamiz con los distintos clastos, dando el valor del tamao en un rango (tamao de tamizado); el tamao real es algo mayor que el tamao de tamizado. Se puede calcular adems, el tamao hidrulico equivalente (tamao de esfera con igual comportamiento hidrulico que el clasto). Para ello recurrimos a la Ley de Stocker: Vs = [d2 (s-H2O) / 18] * g = h/tn. Siendo Vs la velocidad de cada, d el tamao, la viscosidad y tn el tiempo. Los valores de tamao de los clastos se pueden representar en escalas calstomtricas, que pueden ser de diversos tipos: Aritmticas: n1 = n0 + c, n2 = n1 + c, ... Estas escalas no seon prcticas, ya que para tamaos muy grandes hay muchos intervalos, y para los tamaos pequeos, no hay casi intervalos. Geomtricas: n1 = n0 * c, n2 = n1 * c, ... La escala geomtrica que ms se utiliza, es la de Udden (en milmetros), aunque tambin puede utilizarse la escala logartmica de Krumbein (). Estas escalas nos van a permitir clasificar los depsitos detrticos.UDDEN (mm) 16 8 4 2 1 ... relacin 24 23 22 21 20 2-1 2-2 ... KRUMBEIN () -4 -3 -2 -1 0 1 2 ...

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Cuando ningn componente supera el 50 % se utilizan diagramas triangulares para su clasificacin.

DISTRIBUCIN CLASTONOMTRICAEstudio estadstico del tamao de los clastos de un depsito detrtico determinado. Los resultados obtenidos se pueden representar siguiendo diversos mtodos: Histograma: En los histogramas, los materiales ms gruesos se representan a la izquierda. Curva de frecuencias acumulada: Es una curva de frecuencias