DOCENTE: Br. Richard Wagner Figueroa Alfaro

6. ROCAS SEDIMENTARIAS

SEDIMENTO: material que habiendo estado en suspensión en un líquido, se posa en su fondo.

Las rocas sedimentarias son, de acuerdo con esta breve definición, aquellas que se han originado a partir de la depositación del material que llevaba o tenía en suspensión un cuerpo de agua.

Este tipo de rocas, las más abundantes en la superficie expuesta de la Tierra, no forma sin embargo más que el 5% del material que compone la corteza terrestre y su volumen es despreciable frente al que representa la totalidad de la Tierra.

6.1 Definición

Las rocas sedimentarias son rocas que se forman por acumulación de sedimentos que, sometidos a procesos físicos y químicos (diagénesis), resultan en un material de cierta consistencia.

Pueden formarse a las orillas de los ríos, en el fondo de barrancos, valles, lagos, mares, y en las desembocaduras de los ríos. Se hallan dispuestas formando capas o estratos.

Orilla de un río

Quebrada

Lago

Mar

Desembocadura

Cubren más del 75 % de la superficie terrestre, formando una cobertura sedimentaria sobre un zócalo formado por rocas ígneas y, en menor medida, metamórficas. Sin embargo su volumen total es pequeño cuando se comparan sobre todo con las rocas ígneas, que no sólo forman la mayor parte de la corteza, sino la totalidad del manto.

6.2 Características

Las rocas sedimentarias se caracterizan por dos rasgos esenciales:

a) Presentan una estructura estratificada, con capas producidas por el carácter a la vez progresivo y discontinuo del proceso de sedimentación. Se llaman estratos a esas capas.

Estratos

b) Contienen generalmente fósiles, cuando no están directamente formadas por fósiles. Los procesos magmáticos destruyen los restos de los seres vivos, lo mismo que los procesos metamórficos, salvo los más suaves.

Además las rocas sedimentarias suelen ser más o menos permeables, sobre todo las detríticas, lo que favorece la circulación o depósito de agua subterránea y otros fluidos, como los hidrocarburos.

6.3 Origen de los sedimentos

En el origen de la historia de la Tierra, cuando comenzó a enfriarse la corteza exterior, sólo existían la lava y las rocas producidas por su enfriamiento.

A medida que la temperatura exterior desciende, la aparición de grandes extensiones de material sólido y la posibilidad de que el agua retenida en la atmósfera pudiera condensarse en forma de lluvia y, de este modo, correr sobre la roca hacia las zonas más deprimidas dieron origen a un proceso antes inédito: la destrucción de la roca expuesta y la acumulación de materiales nuevos: los sedimentos.

A medida que los espesores de sedimentos acumulados se hicieron cada vez mayores, y las condiciones en la parte más externa de la Tierra se hicieron menos severas, estos sedimentos fueron transformados en rocas.

6.4 Meteorización Es el proceso de transformaciones físicas y químicas de las rocas y minerales primarios que generan los minerales secundarios, como las arcillas que forman los suelos.

La destrucción de las rocas, proceso denominado meteorización, puede tener lugar según dos mecanismos principales:

A)La destrucción mecánica, que produce fragmentos de diferentes tamaños, denominados clastos.

B)La destrucción química, en la que el agua disuelve el material en sus iones constitutivos y los incorpora a su masa

A) La destrucción mecánica

Tiene origen en: los cambios de temperatura, que provocan dilatación y contracción alternadas, y que finalmente rompen el material, el congelamiento del agua en pequeñas grietas superficiales que genera un efecto de cuña y separa pequeños fragmentos de la roca o en la presión ejercida por las raíces de las plantas, etc.

El impacto de los fragmentos que se desploman no sólo divide a estos fragmentos en más trozos sino que arranca otros de las rocas sobre las que se produce dicho impacto. Estos procesos que actúan generalmente asociados, fragmentan la roca en trozos cada vez menores.

B) La destrucción química

La destrucción química puede deberse tanto el agua de lluvia, al escurrir sobre la superficie o acumularse en grietas y charcas, como la subterránea, que permanece durante largos períodos en contacto con la roca en cuyos poros y fisuras se acumula, actúan químicamente sobre los materiales, descomponiéndolos y solubilizándolos.

6.5 Agentes de erosión y transporte

La roca una vez atacada por la meteorización física y/o química, ha sido transformada en partículas de tamaño diverso que reciben el nombre genérico de clastos.

Estos clastos son afectados por los agentes de erosión y transporte y removidos del lugar de origen. La misma agua, el hielo que se desplaza a merced de la gravedad, erosionan el material suelto y lo incorporan a su flujo.

El tamaño del material incorporado y la distancia a la que será trasladado dependen fundamentalmente de la energía del medio o agente de transporte.

Cantos rodados

Es así que el hielo, formidable cinta transportadora, puede arrastrar bloques de muchas toneladas. En el otro extremo el viento normalmente sólo moviliza partículas del tamaño de la arena como máximo (no ocurre lo mismo durante un huracán). El agua, en su doble acción como agente químico y físico transporta los materiales en solución, en suspensión y en forma atractiva sobre el fondo.

A) Erosión Glaciar

Son grandes masas de hielo formadas en las zonas altas de las cordilleras. Su desplazamiento provoca la excavación de la superficie sobre la que se mueve el glaciar, y el transporte de los materiales rocosos que arranca a su paso. Éstos se acumulan en las zonas de fusión del hielo llamados morrenas. El movimiento de los glaciares forma valles glaciares y tienen forma de “U”.

Abrasión y arranque

A medida que el glaciar fluye sobre la superficie fracturada del lecho de roca, ablanda y levanta bloques de roca que incorpora al hielo. El arranque, se produce cuando el agua de fusión penetra en las grietas y las diaclasas del lecho de roca y del fondo del glaciar y se congela. Conforme el agua se expande, actúa como una palanca que suelta la roca levantándola. De esta manera, sedimentos de todos los tamaños entran a formar parte de la carga del glaciar.

La abrasión ocurre cuando el hielo y la carga de fragmentos rocosos se deslizan sobre el lecho de roca y funcionan como un papel de lija que alisa y pule la superficie situada debajo. La roca pulverizada por la abrasión recibe el nombre de harina de roca. Esta harina está formada por granos de roca de un tamaño del orden de los 0,002 a 0,00625 mm.

Otra de las características visibles de la erosión glaciar son las estrías glaciares. Éstas se producen cuando el hielo de fondo contiene grandes trozos de roca que marcan surcos en el lecho de roca.

B) Erosión Eólica

C) Erosión Hídrica

Por el impacto de la gota de lluvia sobre el suelo desnudo (A), sus agregados son desintegrados en partículas minúsculas (B), que tapan los poros formando una selladura superficial (C), provocando el escurrimiento superficial del agua de lluvia. El agua que escurre carga partículas de suelo que son depositadas en lugares más bajos cuando la velocidad de escurrimiento es reducida (D).

Impacto de la gota de lluvia sobre el suelo desnudo. Cuando llueve, gotas de hasta 6 mm de diámetro bombardean la superficie del suelo a velocidades de impacto de hasta 32 km por hora. El impacto de la gota lanza partículas de suelo y agua en todas direcciones a una distancia de hasta 1 m. (Fotos hechas por el USDA en la década de 1940).

6.6 Ambientes de acumulación

¿Hasta dónde es transportado el material erodado? La respuesta depende de numerosos factores. Pueden ser miles de kilómetos, como en el caso de los grandes ríos como el Amazonas, o de las grandes tormentas de arena de los desiertos.

El lugar en el que se produce la acumulación de los sedimentos recibe el nombre genérico de cuenca, y el conjunto de parámetros físicos que lo caracterizan definen el ambiente de depositación.

En rasgos generales, se diferencian ambientes continentales de marinos. Diferencias en la temperatura, la química del agua, la acción biológica, etc., proporcionan otros criterios de diferenciación de los ambientes. Entre los primeros puede tratarse de cuerpos de aguas pandas o profundas, efímeros o permanentes.

Entre los segundos se destacan las plataformas continentales, el talud continental y las grandes cuencas abisales.

6.7 Procesos de sedimentación

Una vez que se han acumulado en la cuenca los sedimentos comienzan a sufrir una serie de procesos asociados a la variación de unos pocos factores de gran importancia: la presión, la temperatura y la composición del agua que ocupa los poros.

El aumento de la presión tiene como efecto inmediato compactar el sedimento, es decir producir un reacomodamiento de las partículas, que rotan y se desplazan de forma de ocupar un volumen menor.

La aparición de los cementos tiene lugar como consecuencia del cambio combinado en las condiciones de presión y temperatura del agua retenida en los poros.

A partir de determinado punto, el agua no puede retener por más tiempo algunos de los iones que tiene en solución y éstos precipitan. Los cementos más comunes son los carbonatos de calcio y hierro.

La porosidad puede reducirse aún más, a sólo un 15% del volumen de la roca como consecuencia de la precipitación del cementos que ocupa los espacios porales y ligan el material.

Tanto la compactación como la precipitación de cementos, al reducir el volumen disponible para el agua hacen que esta se vea obligada a desplazarse. En razón del gradiente de presiones (variación de la presión con la altura), lo hace generalmente hacia arriba, dónde, en sedimentos en los que se dan las condiciones adecuadas, se mezcla con otras aguas subterráneas, provenientes de la infiltración desde la superficie.

El proceso de profundización del sedimento, durante el cual se produce la compactación del material y su transformación en roca se denomina litificación, el conjunto de reacciones químicas que transforman la mineralogía inestable del sedimento y generan el o los materiales cementantes, se denomina diagénesis.

Diagénesis

Es la compactación y cementación de los sedimentos, materiales procedentes de la alteración en superficie de otras rocas, que posteriormente son transportados y depositados por el agua, el hielo y el viento. Tienes 3 etapas:

1) Compactación: la acumulación de sedimentos en una zona provoca que éstos se vayan compactando (disminuyendo el volumen) poco a poco, expulsándose además la posible agua que puedan contener.

2) Cementación: la expulsión del agua hace que las sustancias que ésta tenía disueltas comiencen a precipitar entre los huecos, rellenándolos y cementando (pegando) todos los fragmentos. 

3) Cambios mineralógicos y en la composición: los minerales que forman los sedimentos, al quedar cubiertos por nuevas capas, quedan sometidos a nuevas condiciones físicas y químicas en las que pueden no ser estables.

Como consecuencia, pueden sufrir cambios en su composición química o en su estructura cristalina, y se transforman en otros minerales nuevos y estables en dichas condiciones.

Se puede decir que debido a la diagénesis, las rocas sedimentarias se diferencian de los sedimentos que las precedieron en: su mayor compactación, la presencia de cemento y, ocasionalmente, por haber cambiado su composición química o de minerales.

Litificacion

Etapas en la formación de los estratos

En primer lugar, se produce la acumulación de sedimentos; posteriormente, la compactación y litificación de sedimentos, y, por último, se forman los estratos.

6.8 Estratigrafía

El estrato: es la estructura mas importante. Las rocas sedimentarias se presentan en estratos o capas de roca de diferentes tipos, de colores y texturas diferentes, sobrepuestas (apiladas) una sobre la otra, originalmente horizontales (secuencia de rocas sedimentarias)

6.9 Tipos de rocas sedimentarias

Las rocas sedimentarias se clasifican, en función del tipo de fragmentos que posean y de cómo se hayan depositado, en detríticas y no detríticas: 

A) DETRÍTICAS

Formadas por fragmentos de otras rocas preexistentes. Presentan claramente trozos de rocas llamados clastos (granos o cantos) y cemento uniéndolos.

Cuando no hay cemento aparecen materiales sueltos como las gravas, arenas y limos; en este caso se consideran en sentido amplio rocas sedimentarias detríticas no cementadas. Los clastos más abundantes son los de cuarzo.

Hay 3 grupos en función del tamaño predominante de los clastos: 

1) Conglomerados: cantos mayores de 2 mm (grava). Si la mayoría de los granos son redondeados se llaman pudingas y si son angulosos, brechas.

Pudinga y brecha respectivamente

2) Areniscas: cantos entre 2 mm y 1/16 mm (arenas). 

3) Arcillas: cantos menores de 1/16 mm (limos). Son las más abundantes. 

Arcilla y marga (arcilla rica en Ca) respectivamente

B) NO DETRÍTICAS

No presentan cantos o fragmentos visibles. Existen varios tipos:

1)Evaporitas: se llaman así porque se forman cuando las aguas de lagos o mares se evaporan, precipitando sus sales y dando lugar a estas rocas.

Las más importantes son la halita, silvina y yeso (recordar que estas rocas son también minerales).

Fragmentos de halita, silvina y yeso respectivamente.

2) Carbonatadas: formadas fundamentalmente por carbonato de calcio (CaCO3) y de magnesio (MgCO3). Desprenden gas al añadirle ácidos (efervescencia).

Las más abundantes son las calizas (con Ca), seguidas de las dolomías (Ca y Mg) cuyos colores son muy variados: blanco, gris, marrón, etc.

Algunas calizas (calizas orgánicas) se forman a partir de conchas de moluscos o restos calcáreos de otros seres vivos como por ejemplo los corales; otras calizas se forman dentro de las cuevas y originan formas curiosas, como las estalactitas que cuelgan del techo, o las estalagmitas del suelo. 

Caliza, dolomía y caliza orgánica

3) Organógenas: Se forman a partir de la acumulación y posterior transformación de restos blandos de seres vivos en zonas pantanosas o en el fondo del mar.

En el primer caso se forman carbones y en el segundo petróleo, ambos tienen materia orgánica en lugar de minerales. Son rocas escasas, pero muy importantes como fuente de energía en la actualidad.

El carbón se ha formado a partir de restos de plantas, fundamentalmente helechos gigantes. Existen 4 tipos en función del grado de diagénesis recibido: turba, lignito, hulla y antracita (ordenados de menor a mayor grado). 

Turba

Parduzca, esponjosa y muy ligera. Se pueden apreciar a simple vista los restos de los vegetales que la han formado.

Lignito

Pardo negruzco y poco compacto.

Hulla

Negra y algo brillante.

Antracita

Negra y muy brillante. Es la que desprende más energía al quemarla.

PETRÓLEO

El petróleo es un líquido negruzco de aspecto oleaginoso y menos denso que el agua. Está constituido por una mezcla de hidrocarburos líquidos en los que hay disueltos otros hidrocarburos sólidos (asfaltos y betunes) y gaseosos (metano, propano, butano), además aparecen otras sustancias orgánicas. Se ha formado a partir del plancton en mares poco profundos o cerrados.

El petróleo aparece en las llamadas trampas petrolíferas, empapando otras rocas sedimentarias porosas y acompañado de gas natural.

Clasificación de rocas sedimentarias con porcentajes variables de detríticos.