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.
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)
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
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.
Gelifracción
Congelamiento en ciclos sucesivos.
Incremento en el volumen del agua de cerca de un 9% durante el paso de líquido a sólido.
Expansión termal en desiertos o por fuegos:
expansión y compresion de mineralaes con diferentes tazas de
expansión va igualmente a fragmentar la roca.
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.
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 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
‘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.
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.
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
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.
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