3.7: Rocas sedimentarias

INTRODUCCIÓN

Esta página de conceptos básicos se centra en las rocas sedimentarias, que son sedimentos que fueron convertidos en roca sólida por procesos geológicos. Las rocas sedimentarias contienen información sobre lo que ocurría en la superficie terrestre en el lugar y momento en que se depositaron los sedimentos. En algunos casos, las rocas sedimentarias contienen fósiles, los cuales proporcionan información sobre lo que vivía en un determinado lugar y tiempo de la tierra.

Hay dos grupos principales de rocas sedimentarias: químicas y clásticas. El clástico a veces se llama detrítico. Cada tipo de roca sedimentaria se forma cuando los sedimentos se litifican (se convierten en roca). Los sedimentos químicos son sedimentos que precipitan de la solución, por ejemplo cristales de sal que crecen en el fondo de una masa de agua evaporada. Los sedimentos clásticos son piezas sólidas de rocas o minerales erosionados y erosionados, por ejemplo, arena en una playa.

Esta página proporciona los antecedentes necesarios para comprender los términos utilizados en la tabla de clasificación de rocas sedimentarias al final de esta página.

LITIFICACIÓN: SEDIMENTOS A ROCAS SEDIMENTARIAS

Las rocas sedimentarias son rocas hechas de sedimento litificado. Los sedimentos son granos de rocas, minerales o mineraloides depositados en la superficie de la tierra. Reflexione sobre el ciclo de las rocas para obtener una indicación de las relaciones entre las rocas que se erosionan para convertirse en sedimentos y rocas sedimentarias. Para que el sedimento se convierta en roca sedimentaria, generalmente se somete a entierro, compactación y cementación.

Las rocas sedimentarias clásticas son el resultado de la meteorización y erosión de las rocas fuente, lo que las convierte en pedazos —clastos— de rocas y minerales. Una vez que se convierten en piezas, estos clastos son libres de alejarse de su roca fuente y suelen hacerlo. La mayoría de las veces se transportan por agua y se depositan como capas de sedimento.

La etapa de entierro de la litificación implica la deposición de más capas de sedimentos por encima de las que se habían depositado antes. En una cuenca sedimentaria donde se deposita sedimento, es común que se produzca el hundimiento (descenso) de la cuenca, ya sea porque la corteza y la litosfera debajo de ella se están hundiendo en el manto hasta cierto punto, o porque las tierras altas circundantes están experimentando elevación en relación con la cuenca, o ambos. Esto permite que ocurran miles de pies de entierro, en algunos casos decenas de miles de pies de entierro.

A medida que los sedimentos son enterrados, el peso del material superpuesto ejerce presión, provocando la compactación de los sedimentos. La presión, conocida como presión litostática, “aprieta” los sedimentos de todos los lados en un volumen menor. La presión litostática empaqueta los granos de sedimento más cerca entre sí y reduce la porosidad, el espacio entre los granos de sedimento.

Algunas rocas químicas sedimentarias son rocas tan pronto como los sedimentos han sido depositados por cristalización de minerales a partir de sustancias disueltas en el agua, en la superficie terrestre. Los ejemplos incluyen sal de roca y otros depósitos de evaporita. Estos sedimentos de cristales de sal y otros minerales forman roca sedimentaria sin tener que someterse a entierro y compactación.

Durante el entierro y compactación, los sedimentos sufrirán cierta cantidad de cementación. La cementación se refiere al crecimiento de nuevos minerales entre los granos de sedimento. Estos nuevos minerales unen los granos de sedimentos. Una forma de cementación es el crecimiento de llantas de cuarzo en las superficies de granos de cuarzo preexistentes en el sedimento. Este nuevo crecimiento mineral es resultado del agua en los espacios porosos que disuelve y precipita el cuarzo. Un segundo mineral cementante común es la hematita, un mineral de óxido de hierro rojo o de color óxido, que precipita sobre los granos de sedimento a partir de una combinación de hierro disuelto y oxígeno del agua en los espacios porosos. Un tercer mineral cementante común es la calcita, que también precipita de iones disueltos en el agua en los espacios porosos durante la litificación. Aunque hay otros minerales cementantes, el cuarzo, la hematita y la calcita son minerales cementantes comunes que crecen entre o sobre las superficies de los granos sedimentarios originales.

Pasos generalizados de la fuente a la roca sedimentaria:
meteorización >> erosión >> transporte >> deposición >> entierro >> compactación >> cementación >> roca sedimentaria

MINERALES Y ROCAS SEDIMENTARIAS

Cualquier tipo de roca que contenga cualquier tipo de mineral sufrirá meteorización y erosión en la superficie terrestre. Sin embargo, algunos minerales son más estables que otros en los ambientes superficiales de la tierra y son más propensos a encontrarse en rocas sedimentarias.

Los granos de sedimento clástico, que se llaman clastos, son aventados y modificados durante el proceso de meteorización a deposición. La meteorización de minerales eliminará gradualmente los minerales físicamente más débiles y químicamente más reactivos, aumentando la abundancia relativa de minerales más resistentes. El cuarzo tiende a ser cada vez más abundante durante el proceso, debido a su ocurrencia común en las rocas fuente combinado con su dureza y falta de escisión, lo que lo hace resistente a la descomposición física. El cuarzo no se disuelve fácilmente ni se altera químicamente, por lo que también es resistente a la descomposición por reacciones químicas. Es por ello que la arena de playa suele ser más rica en cuarzo que cualquier otro mineral. Los sedimentos ricos en cuarzo se consideran mineralógicamente “maduros” porque han sido sometidos a un intervalo más largo de modificación física y química durante el proceso de erosión a deposición. Los sedimentos maduros se depositan más lejos de sus rocas fuente en el espacio y/o el tiempo que los sedimentos inmaduros.

Los feldespatos son el tipo de mineral más común en la corteza terrestre y también abundan en muchos sedimentos clásticos y rocas sedimentarias. Aunque el feldespato es un mineral bastante duro, sí se escinde (se divide) y es químicamente reactivo, especialmente en presencia de agua. El producto más abundante de la reacción química del feldespato y el agua son los minerales arcillosos. Durante el proceso de erosión a deposición, los sedimentos clásticos pierden feldespato y ganan una mayor proporción de arcilla. Otros minerales como anfíboles, micas y carbonatos son relativamente blandos y químicamente reactivos y tienden a ser escasos o ausentes como granos de sedimento en sedimentos clásticos maduros, aunque la calcita puede estar presente en rocas sedimentarias clásticas como mineral secundario cementante que creció durante la litificación.

Los minerales en las rocas químicas sedimentarias precipitan del agua y generalmente permanecen en su lugar o no se transportan mucho antes de la litificación. Dichos sedimentos minerales son sometidos a poca, si alguna, erosión y transporte. Por lo tanto, los minerales en las rocas sedimentarias químicas no son aventados durante el proceso de meteorización a deposición, al igual que los minerales en las rocas sedimentarias clásticas. En algunos casos, durante la formación de sedimentos químicos, los minerales pueden cambiar como resultado de reacciones químicas. Por ejemplo, la dolostone es una roca sedimentaria química que se forma en ciertos ambientes costeros por alteración de la calcita precipitada a dolomita.

Además de los minerales, los sólidos mineraloides se encuentran en algunas rocas químicas sedimentarias. Por ejemplo, el material carbonoso en el carbón es un mineraloide orgánico más que un mineral. Otro ejemplo, el ópalo, es una roca sedimentaria química que no tiene una red cristalina completamente desarrollada y por lo tanto es un mineraloide.

TEXTURAS DE ROCA SEDIMENTARIA

En los sedimentos clásticos la textura sedimentaria incluye el tamaño de grano, redondeo y clasificación de los granos, todos los cuales están relacionados con lo que sucedió con el sedimento durante el proceso de meteorización a deposición. Porque los procesos que conducen a la formación de rocas químicas sedimentarias no involucran el clima al proceso de deposición, no existe un esquema de textura ampliamente consensuado que se aplique a las rocas químicas sedimentarias.

Texturas clásticas

Las texturas sedimentarias clásticas se describen en términos del tamaño de los granos de sedimento, cuán redondos son y qué tan bien se clasifican.

Tamaño de grano

El diámetro o ancho de un grano de sedimento clástico determina su tamaño de grano. Los rangos específicos de tamaño de grano tienen nombres específicos.

• La grava es un nombre general para el tamaño de grano de sedimento grande, que incluye rocas, adoquines y guijarros.
• La arena incluye granos de sedimento que varían en tamaño de 2mm a 0.625 mm.
• El limo es el nombre de un grano de sedimento que varía en tamaño de 0.625 mm a 0.0039 mm.
• El barro es el tamaño de grano más pequeño y también se conoce como arcilla. Es importante distinguir el tamaño de grano llamado arcilla del mineral llamado arcilla. Los granos del tamaño de arcilla son demasiado pequeños para verlos individualmente sin la ayuda de un microscopio.

Redondeo

Los granos de sedimentos clásticos pueden ser redondos, angulares o intermedios (subangulares o subredondeados). Brecha es una roca sedimentaria clástica que por definición consiste principalmente en granos angulares de tamaño de guijarro o más grandes. Conglomerado, otra roca sedimentaria, consiste en gran parte de granos redondeados de tamaño de guijarros o más grandes. El siguiente diagrama esquemático muestra clases de redondeo, desde la izquierda: angular, subangular, subredondeado, redondeado. No se muestran son muy angulares y bien redondeados, los cuales son menos comunes.

Clasificación

El grado en que todos los granos son del mismo tamaño se conoce como clasificación. Si todos los granos son del mismo tamaño, están bien ordenados. Algunas areniscas están bien ordenadas, y otras no. La mayoría de los conglomerados están mal ordenados, y consisten en una mezcla de tamaños de grano que van desde la arena hasta el guijarro. Los diagramas esquemáticos a continuación representan sedimentos mal ordenados, moderadamente ordenados y bien ordenados.

Otros aspectos de la textura

Otros aspectos de la textura sedimentaria clástica incluyen el empaque de los granos, la porosidad de la roca y la dureza de la roca en su conjunto.

El empaque de los granos se aplica solo a sedimentos mal clasificados en los que los clastos más finos forman una matriz alrededor de los clastos más gruesos. Si los granos grandes se tocan entre sí, se dice que el empaque está soportado por clasto. Si los granos gruesos están separados y no se tocan entre sí, con el sedimento de grano más fino entre ellos, se dice que el empaque está soportado por matriz.

La porosidad de una roca o sedimento es la cantidad de espacio vacío entre los granos de sedimento.

La dureza de la roca se refiere a la facilidad con la que se rompe. El esquisto es más duro que la arcilla, por ejemplo.

CÓMO IDENTIFICAR ROCAS SEDIMENTARIAS

Clastico

Los nombres comunes de rocas sedimentarias clásticas (conglomerado, arenisca, limo y esquisto) se basan únicamente en el tamaño de grano. Sin embargo, hay nombres más precisos dentro de estas categorías más amplias que se basan en características de sedimentos clásticos distintas del tamaño de grano. Brecha es una roca sedimentaria clástica que se distingue del conglomerado por la angularidad de sus clastos.

Una roca sedimentaria clástica hecha simplemente de granos del tamaño de la arena califica como arenisca, independientemente de los minerales de los que estén hechos los granos. Nombres más completos para diversas areniscas se basan en su composición mineral. Algunas areniscas están hechas casi en su totalidad de cuarzo. La piedra arenisca hecha prácticamente en su totalidad de cuarzo se llama arenita. Otras areniscas tienen mucho feldespato mezclado con cuarzo. Tales areniscas se llaman arkose. Otras areniscas son una mezcla de feldespato, cuarzo, arcilla y pequeños fragmentos de “lítica”, minerales de aspecto oscuro y fragmentos de roca, que representan sedimentos mineralógicamente inmaduros. Estas areniscas se conocen técnicamente como chiflados líticos, aunque los geólogos suelen llamarlas por su antiguo nombre, chiflados grises, y las rocas a veces se describen informalmente como “areniscas sucias”.

Al utilizar la tabla de clasificación de rocas sedimentarias que acompaña a esta sección, verá que las rocas sedimentarias clásticas se clasifican en función del tamaño de grano. Las areniscas son rocas hechas de granos del tamaño de la arena. El esquisto es roca sedimentaria estratificada hecha de granos finos del tamaño del lodo demasiado pequeños para ver a simple vista.

Químico

La clave para nombrar rocas químicas sedimentarias son los minerales de los que están hechas. Por ejemplo, todas las calizas consisten principalmente en la calcita mineral. El carbón está hecho de carbono. La sal de roca está hecha de minerales salinos como la halita. La roca de yeso está hecha del yeso mineral. La calcedonia está hecha de cuarzo microcristalino, granos de cuarzo tan pequeños que no se pueden distinguir ni siquiera con un microscopio óptico estándar.

AJUSTES PARA EL ORIGEN DE ROCAS SEDIMENTARIAS

Los minerales, texturas, estructuras y fósiles en las rocas sedimentarias se utilizan para inferir lo que estaba sucediendo en la tierra biológica, química, físicamente, en suma geológica, en el momento y lugar donde se depositaron originalmente los sedimentos.

CLASIFICACIÓN DE ROCAS SEDIMENTARIAS

Rocas sedimentarias clásticas
Tamaño de grano	Redondeo	Clasificación	Nombre de la roca
grava gruesa (> 2 mm)	angular	mal	brecha
	redondeado	mal	conglomerado
arena mediana (0.0625—2 mm)	variable	variable	arenisca
	redondeado a subangular	bien a moderadamente	arenita de cuarzo— > 90% cuarzo
	subredondeado a angular	bien a moderadamente	arkose— > 25% feldespato
	subangular a angular	moderadamente a mal	griswacke—alto% lítico, matriz de arcilla
limo fino (0.004—0.0625 mm)	variable	bien	limo
arcilla extrafina (< 0.004 mm)	no visible	bien	esquisto: rompe a lo largo de planos de cama
			Mudstone—carece de planos de cama
			arcilla mineral pura, muy suave
Rocas químicas sedimentarias
Mineral	Características distintivas	Nombre de la roca	Entorno deposicional común
calcita	más suave que el vidrio, reacciona al HCl	piedra caliza	océano cálido y poco profundo
calcita	fósiles visibles, más suaves que el vidrio, reaccionan al HCl	piedra caliza fosilífera	océano cálido y poco profundo
dolomita	blanco a rosa, más suave que el vidrio, reacciona al HCl solo cuando está en polvo	dolostone	laguna salina
calcita	gris o marrón, poroso, reacciona al HCl	travertino	agua evaporada de manantial o cueva
calcita	blanco, pulverulento, reacciona al HCl	tiza	océano cálido y poco profundo
cuarzo microscópico	fractura concoidal	chert	fondo profundo del océano
cuarzo microscópico	rojo, fractura concoidal	jaspe	fondo profundo del océano
cuarzo microscópico	negro, fractura concoidal	pedernal	nódulos en piedra caliza
cuarzo microscópico	translúcido, en capas, fractura concoidal	ágata	nódulos en rocas volcánicas
cuarzo microscópico	blanco, pulverulento	diatomita	lagos en ambientes volcánicos
carbono	negro, suave, baja densidad	carbón	pantano fuertemente vegetado
halita	sabe a sal, cristales cúbicos y escote	sal de roca	evaporación del cuerpo de agua
yeso	más suave que la uña	roca de yeso	evaporación del cuerpo de agua

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