Grupo 7 -Monografía rocas sedimentarias PDF

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TEMA: Monografía: Rocas SedimentariasCURSO: GeologíaDOCENTE: Ing. Cotrina Teatino Marco AntonioINTEGRANTES : Bazán Luna, Edwin David Fernández Saavedra, Kevin Rhidjar Huaripata Ascate, Jorge Enrique Ortiz Quispe, Deyner Noel Peña Jara. Max Antony Siccha Peña, Yerson Brayan CICLO : IVTRUJILLO- PERU20...

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Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Civil

TEMA: Monografía: Rocas Sedimentarias CURSO: Geología DOCENTE: Ing. Cotrina Teatino Marco Antonio INTEGRANTES: • • • • • •

Bazán Luna, Edwin David Fernández Saavedra, Kevin Rhidjar Huaripata Ascate, Jorge Enrique Ortiz Quispe, Deyner Noel Peña Jara. Max Antony Siccha Peña, Yerson Brayan

CICLO:

IV TRUJILLO- PERU

2020

INTRODUCCIÓN El presente trabajo monográfico tiene como fin el brindar una amplia y variada información sobre las rocas sedimentarias, para ello se tocan diversos puntos sobre esta tales como su definición donde tomamos a la roca sedimentaria como una roca que se forma a partir de la acumulación y precipitación de material mineral, inclusive de restos animales o vegetales. Luego de esto pasamos a detallar su origen, clasificación, ambientes sedimentarios y terminamos estableciendo como se aplican en nuestro país y en la construcción. A modo de inicio (complementando en apartados posteriores), podemos establecer que la meteorización y erosión producen partículas de diverso tamaño que son transportadas por el hielo, el agua o el aire hasta las zonas de Mínima energía donde se acumulan. Una vez en reposo los

sedimentos

sufren

procesos

que

los

transforman

en

rocas

sedimentarias.

Estas rocas se han formado por la consolidación o litificación de sedimentos. Los factores que determinan el tipo de roca son fundamentalmente la fuente de los sedimentos, el agente que los erosiona y transporta, y el medio de deposición y forma de litificación. Su clasificación se basa en el tamaño de grano de sus componentes. Los sedimentos de origen químico, son precipitados en los cuales los cristales individuales están unidos por enlaces químicos. Dentro de las rocas de origen biógeno las más representativas son los carbonatos que se clasifican a su vez según su composición química y el tipo y origen de las partículas que las constituyen. Los sedimentos de origen orgánico se forman por la acumulación de partes duras de organismos que, al unirse por cementación, constituyen una roca. Las rocas orgánicas se clasifican según su grado

de

madurez,

con

base

en

el

contenido

de

carbono

y

volátiles.

En la formación de una roca sedimentaria pueden actuar más de un proceso sedimentario por lo que se producen rocas mixtas de difícil asignación a un grupo concreto. Tal es el caso, por ejemplo, de una roca formada por la acumulación in situ de las partes duras de organismos y por partículas aportadas por algún mecanismo de transporte. Con esta breve introducción a modo de resumen, vemos lo extenso que puede resultar el tema de las rocas sedimentarias y es por ello su conocimiento es fundamental, puesto que nos permite un mejor uso de los recursos naturales evitar problemas geotécnicos, que pueden venir determinados por las características intrínsecas de estas rocas.

I. ROCAS SEDIMENTARIAS Según su etimología (sedimentum, asentamiento) ya tenemos una referencia que estas rocas se forman partir de la acumulación y precipitación de material mineral de restos animales u vegetales o solución, formando una capa en la litosfera a bajas temperaturas y presiones. Entonces las rocas sedimentarias son aquellas rocas que se originan por diferentes procesos como de erosión, meteorización, transporte, sedimentación y diagénesis de las rocas preexistentes, ya sean rocas ígneas, metamórficas e incluso sedimentarias. Y que se pueden litificar, dando lugar a una roca sedimentaria. Son las rocas más comunes de la superficie terrestre ocupando el 75% de nuestro planeta. Una característica particular de las rocas sedimentarias es que se organizan en niveles o capas llamados estratos, y particularmente se pueden encontrar en una profundidad aproximada de hasta diez kilómetros dentro de la corteza terrestre. II. ORIGEN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS. Las rocas sedimentarias tienen su origen precedente de las rocas primarias o preexistentes que debido a procesos como erosión, meteorización y cementación se producen las mismas. Es importante en primer lugar comprender el ciclo por el que pasan las rocas a lo largo del tiempo:

Figura 1. Ciclo de las rocas. (Fuente: http://direccioncitius.us.es/museo/recursos/posters/ciclo_de_rocas.pdf)

Como se muestra en la Figura 1 para la formación de una roca sedimentaria, se debe tener una roca preexistente pasando por los siguientes procesos: •

Meteorización:

Basado en procesos físicos y químicos que afectan a las rocas, lo que permite su descomposición por factores externos como la atmósfera. •

Erosión:

Se produce la alteración de las rocas por agentes externos tales como las precipitaciones, cambios de temperatura, viento; todos ellos actuando en forma conjunta predominando unos sobre otros. Esto produce como resultado la destrucción total de las rocas, dejándolas reducidas en pequeños fragmentos. •

Transporte y sedimentación:

Posteriormente estos fragmentos se acumulan unos encima de otros formando capas hasta llegar a la superficie. •

Formación de las nuevas rocas sedimentarias:

Para ello se realiza mediante un proceso llamado diagénesis: Diagénesis: Es el proceso general por el cual se forman las rocas sedimentarias a partir de los sedimentos, este proceso a su vez incluye varios procesos como: -

Recristalización: Se produce la formación de un nuevo cristal a partir de minerales menos estables, producido por condiciones como presiones y temperaturas elevadas.

-

Litificación: Se da origen a la roca sedimentaria mediante procesos de compactación y cementación, estos procesos se dan debido a la formación de un material cementante que se produce por minerales como la calcita, sílice y el óxido de hierro al precipitarse con el agua, y que actúan en los poros de las capas formadas por los fragmentos de rocas, produciéndose así finalmente su compactación y formación.

III. CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEDIMENTARIAS Si hablamos del esquema de clasificación, debemos tener en cuenta que las rocas sedimentarias cuentan con diversos criterios de evaluación al igual que ciertas de ramas de estudio como son por ejemplo la biología o la física (solo por nombrar algunos) puesto que la primera es capaz de clasificar a los animales según su forma de alimentación, su sistema operativo e inclusive según hábitat; mientras que el segundo es capaz de clasificar a los cuerpos como partículas o como sistemas discretos y continuos.

Para el presente trabajo se tomará la clasificación realizada por (Edward J. & Frederick K., 2013) en su libro “Ciencias de la Tierra” para las rocas sedimentarias: •

Clasificación según su origen. -

Mecánico (rocas sedimentarias detríticas).

-

Químico (rocas sedimentarias química).

-

Orgánico (rocas sedimentarias orgánicas – carbón)

Otra forma de clasificar a las rocas sedimentarias es según la textura que presenta, pero básicamente son las anteriores mencionadas, por lo cual solo se hará mención de estas: •

Clasificación según su textura. -

Textura clástica. (rocas sedimentarias detríticas)

-

Textura no clástica o cristalina. (rocas sedimentarias química)

3.1. Clasificación según su origen Como ya se mencionó, existe un proceso para el origen de las rocas sedimentarias, el cual inicia con la meteorización y es donde nos vamos a detener; puesto que es la que da origen a los sedimentos (productos de la meteorización) los cuales tienen una gran variedad de formas de ser transportados, depositados y transformado. Es en función al origen del sedimento que reconocemos las siguientes tres categorías para la clasificación de rocas sedimentarias según su origen: 3.1.1. Rocas sedimentarias detríticas. Se le denomina a las acumulaciones mecánicas de los sedimentos de rocas preexistentes, donde estos sedimentos (denominados detritus o clastos) son derivadas de la meteorización mecánica o química. Referente a estos sedimentos que constituyen las rocas sedimentarias detríticas tenemos la arcilla y el cuarzo. (Edward J. & Frederick K., 2013) Ahora, para poder clasificar a las rocas clásticas o detríticas, nos podemos encontrar con un ligero problema y es que nos podemos encontrar con diversas clasificaciones como bien pueden ser en función del tamaño de su porosidad, los tipos de minerales que la conforman, el tamaño de los compuestos o forma de los clastos, entre muchos otros. Pero, de entre todos los criterios, la más general es la que considera como factor de clasificación al diámetro de los granos; dicha clasificación se puede observar en las siguientes tablas:

Tabla 1. Clasificación de las rocas sedimentarias detríticas según el tamaño del grano (clasto).

(Fuente: Ciencia de la tierra – Edward J, Frederick K)

La Tabla 1 muestra como ya se mencionó, la clasificación de las rocas detríticas en función al tamaño del clasto, permitiendo diferenciar diversas clases de materiales independientemente de su naturaleza química. Pero, esta clasificación se realiza tomando en cuenta la escala Udden-Wentworth, la cual es una Escala que fue adoptada internacionalmente para la clasificación granulométrica de partículas sedimentarias, propuesta en 1922 por C. K. Wentworth, basándose en la anterior escala de J. A. Udden, de 1898. Como dato a saber, en la actualidad existen diversos sistemas de clasificación que varían los límites del tamaño del clasto, como por ejemplo tenemos la SUCS (Sistema Unificado de Clasificación de Suelos) o inclusive la ASTM solo por nombrar algunos de los diversos sistemas. Una interpretación de la tabla antes vista nos da las siguientes definiciones para los clastos (Pierina, sf): •

Gravas:

-

Bloques: Fragmentos de roca cuyo tamaño llega a ser mayor a los 256 mm.

-

Canto: Fragmentos de roca que han sido sometidos a un proceso de desgaste y transporte llegando a tener un diámetro entre 64 – 256 mm.

-

Partícula: Fragmento sólido cuyo desgaste es mayor al del canto por su mayor transporte llegando a tener un diámetro entre 4 – 64 mm.

-

Gránulo: Fragmento sólido pequeño al que aún se le considera grava, tiene un diámetro de 2 a 4 mm.

•

Arenas:

Clastos de entre 1/16 a 2 mm de diámetro, donde a partir de esta granulometría es que los fragmentos componentes son trozos de forma más o menos redondeada. •

Fango:

-

Limos: Clastos de tamaño entre 1/256 a 1/16 mm. Se caracteriza por ser de menor tamaño que las arenas y de menos cohesión que las arcillas; además, no son plásticas.

-

Arcillas: Clastos de un tamaño menor a 1/256 mm. Los minerales componentes no se aprecian a simple vista (por lo que se necesita lentes de aumento – microscopio). Las arcillas se caracterizan por ser cohesivas y plásticas.

Teniendo en claro la definición de los clastos, vemos de la Tabla 1 que estos conforman ciertos tipos de rocas detríticas en función al tamaño del clasto, entre los cuales tenemos: A. Lutita. La lutita es la roca sedimentaria compuesta por partículas de tamaño de grano menor a 1/256 mm (arcillas, pero también incluye algo de limo) que más extensión tiene sobre la superficie de la tierra. Las partículas de estas rocas son tan pequeñas que no pueden identificarse con facilidad sin grandes aumentos, pero si somos capaces de ampliar nuestra visión a través de ciertos instrumentos como el microscopio podemos observar que en su composición mineral de las lutitas encontramos cuarzo, feldespato y micas (materiales arcillosos). Según (GEOLOGIAWEB, SF) en verificación con el libro de “Ciencia de la Tierra”, podemos clasificar a las lutitas según los siguientes criterios: •

Según su forma de fragmentación: -

Físiles: Cuando las lutitas se escinden en planos paralelos especialmente próximos.

•

No físiles: Cuando se escinden en fragmentos o bloques.

Según su color: Esto va a depender de su composición mineralógica. -

Bituminosa: Contiene alto porcentaje de material orgánico a manera de querógeno.

-

Negra y gris: Tienen al menos del 2% de materia orgánica en su composición, incluso a manera de grafito.

-

Rojas, marrones y amarillas: Lutitas se desarrollan en ambientes enriquecidos en oxígeno, el mismo que actúa sobre las partículas de óxido de hierro o minerales de hidróxido de hierro como la hematita, goetita o ferrihidrita.

-

Verde: Relacionado con la presencia de clorita, glauconita y esmectita.

Lo más curioso de las lutitas es que son porosas y a pesar de esto son impermeables, debido a que sus poros son muy pequeños. Por ende pueden ser rocas madre de petróleo y

de gas natural, donde radica su importancia, pero también se emplea como arcilla para cerámicas y como materia prima para el cemento Portland. B. Arenisca. Las areniscas son las rocas sedimentarias detríticas que contienen en su mayoría (mayor al 50%) clastos de tamaño arena. Después de la lutita, la arenisca es la roca sedimentaria más abundante, siendo alrededor del 20% de todo el grupo (Edward J. & Frederick K., 2013). De lo anterior mencionado nos podríamos preguntar ¿Qué mantiene unido a estos granos de arena?, puesto que las areniscas contienen espacios intersticiales entre sus granos las cuales deben estar ocupados por algún materiales y en este caso están ocupados por cementos naturales y de acuerdo a la naturaleza del cemento que une los clastos se pueden tener diferentes tipos de arenisca tales como: arcillosa (cemento arcilloso), ferruginosa (cemento de óxidos de hierro), calcárea (cemento de carbonato de calcio) y silícea (cemento siliceo). En base a la sustancia cementicia que ocupa los espacios vacíos en la arenisca surge el término de Matriz, la cual se define como la masa de sedimentos cuyo tamaño de grano es menor al tamaño de grano de la fracción dominante; entonces, para este caso especial de la arenisca, la matriz sería las sustancias cementicias (limo, arcillas, sílice, etc.) puesto que ocupan los espacios entre los granos de una arenisca tal cual se observa en la figura 1.

Figura 1. Matriz de limo y arcilla en la arenisca. (Fuente: Sivea.uson)

Ahora poder diferenciar a las areniscas podemos detallarlas en función a la selección, la selección, la forma del grano y la composición: •

Selección y forma del grano: La selección es una medida de la similitud del tamaño de los granos de un sedimento

o roca. Por ejemplo, si los granos de la roca son aproximadamente del mismo tamaño entonces está “bien seleccionada” y si la roca contiene los clastos grandes y pequeños mezclados, se dice que la roca (arenisca por ejemplo) está mal seleccionada. La forma del grano tiene relación con el redondeamiento y angularidad del grano, la cual nos indica que tanta distancia de transporte recorrió el grano antes de ser depositado; puesto que, los granos pierden sus bordes y esquinas y se van redondeando a medida que colisionan con otras partículas durante el transporte. (Edward J. & Frederick K., 2013) Estas ideas no solo se aplican a las areniscas, sino también a todos los demás sedimentos (lutita, conglomerado, brecha, etc.) y para una mejor interpretación se tiene la siguiente figura:

Figura 2. Selección y forma del grano. (Fuente: Ciencia de la tierra – Edward J, Frederick)

Estos criterios nos dan información sobre la “fuerza” del medio de transporte (ej. corriente del rio); en una corriente de agua o aire los granos más grandes y densos son depositados antes que los granos más pequeños. •

Composición: En función a su composición podemos tener los siguientes tipos de arenisca:

-

Cuarzoarenita (cuarzosas): La arenisca es rica en cuarzo (mineral predominante). Está composición de arenisca tiene una buena selección, lo que nos indica una distancia de transporte larga.

-

Arcosa: La arenisca es rica en feldespato (25 % del total) y además contiene cuarzo y laminillas de mica. Generalmente son mal seleccionados lo que nos sugiere una distancia de transporte corta.

-

Grauvaca: Arenisca que contiene una mezcla de productos de meteorización de rocas ígneas y metamórficas, además más del 15% de su volumen es matriz. Tiene una mala selección lo que nos indica un corto transporte. La arenisca se emplea, entre otros usos, como material de construcción y

como piedra de afilar. C. Brecha y conglomerado. Tanto la brecha como el conglomerado son rocas sedimentarias de grano grueso, donde el clasto predominante es la grava (desde grandes cantos rodados hasta clastos pequeños como el gránulo), pero para diferenciarlos hablemos a detalle sobre estos: •

Brechas: Son las rocas formadas por fragmentos angulosos, lo cual nos indica una cantidad mínima de transporte, razón por la cual la fuente está cercana y puede estar asociada a arrecifes de coral, fósil y moderno. Las brechas con útiles en construcción, revestimiento y decoración.

•

Conglomerados: Se distinguen de las brechas por la naturaleza redondeada de sus clastos. Si los clastos se tocan entre sí se dice que es clastosoportado y se sabe que fue depositado en condiciones de alta energía (como una playa o una llanura de inundación). Si es matriz soportado, los clastos más grandes se separan por una matriz más fina de arena y arcilla, lo que indica que fue transportado y depositado rápidamente. Estos materiales son útiles como agregado para el concreto (Escobar, 2019)

3.1.2. Rocas sedimentarias químicas. A diferencia de las rocas detrítica, que se forman a partir de los productos sólidos de la meteorización, las rocas sedimentarias químicas se originan a partir de los materiales depositados por medios químicos, donde los cristales son mantenidos juntos por uniones químicas o entrelazadas unos dentro de otros. Los materiales, ya disueltos, son

transportados y concentrados formando minerales que se acumulan en agregados y posteriormente son litificados como en las rocas detríticas, para formar una roca. Casi todas estas rocas se originan por precipitación química en extensiones de agua superficial, ya sea por procesos químicos inorgánicos o por la actividad química de los organismos. A las rocas formadas por la actividad de los organismos se les conoce como rocas sedimentarias bioquímicas. (México, sf) Como se mencionó, una parte de los sedimentos químicos precipitan y estos se convierten en roca, las rocas sedimentarias químicas que puede formar son: A. Caliza. Roca sedimentaria compuesta fundamentalmente (al menor por el 50%) del mineral calcita (Carbonato de cálcio – CaCO3) su origen principal es bioquímico-orgánico en un ambiente marino (en aguas poco profundas), pero también puede formarse por precipitación química en ambientes continentales evaporíticos. Las calizas se forman buen por medios inorgánicos o bien como resultados de procesos bioquímicos. Las formas que tienen un origen bioquímico marino son con mucho las más comunes, tal es el caso de los arrecife de coral. (Edward J. & Frederick K., 2013) •

Arrecifes de carbonato: Los corales (animales marinos coloniales pertenecientes al filo Cnidaria) son un ejemplo claro de formación de caliza por medios bioquímicos marinos. Puesto que, estos invertebrados son capaces de segregar un esqueleto externo calcáreo que se encuentra formado de carbonato cálcico; donde en conjunto con otros corales son capaces de formar estructuras masivas de carbonato cálcico denominado arrecifes (colonias de coral). En resume...