6.1: Rocas sedimentarias clásticas
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Un clast es un fragmento de roca o mineral, que varía en tamaño desde menos de una micra [1] (demasiado pequeño para ver) hasta tan grande como un bloque de apartamentos. En la Figura\(\PageIndex{1}\) y en el Ejercicio 5.3 se muestran diversos tipos de clastos. Los más pequeños tienden a estar compuestos de un solo cristal mineral, y los más grandes suelen estar compuestos de pedazos de roca. Como hemos visto en el Capítulo 5, la mayoría de los clastos del tamaño de la arena están hechos de cuarzo porque el cuarzo es más resistente a la intemperie que cualquier otro mineral común. Muchos de los clastos que son más pequeños que el tamaño de la arena (menos de 1/16 milímetros) están hechos de minerales arcillosos. La mayoría de los clastos más grandes que el tamaño de la arena (mayores de 2 milímetros) son fragmentos reales de roca, y comúnmente estos pueden ser rocas de grano fino como basalto o andesita, o si son más grandes, rocas de grano grueso como granito o gneis. Las rocas sedimentarias que están formadas por “clastos” se denominan rocas sedimentarias clásticas. Un término comparable es “rocas sedimentarias detríticas”.
Clasificación por tamaño de grano
Los geólogos que estudian sedimentos y rocas sedimentarias utilizan la escala de tamaño de grano de Udden-Wentworth para describir los tamaños de los granos en estos materiales (Cuadro 6.1).
| [Saltar tabla] | |||
| Tipo | Descripción | Rango de tamaño (milímetros) | Rango de tamaño (micrones) |
|---|---|---|---|
| Boulder | grande | 1024 y arriba | |
| mediano | 512 a 1024 | ||
| pequeño | 256 a 512 | ||
| Adoquín | grande | 128 a 256 | |
| pequeño | 64 a 128 | ||
| Guijarro (Gránulo) | muy grueso | 32 a 64 | |
| grueso | 16 a 32 | ||
| mediano | 8 a 16 | ||
| fina | 4 a 8 | ||
| muy fino | 2 a 4 | ||
| Arena | muy grueso | 1 a 2 | 1000 a 2000 |
| grueso | 0.5 a 1 | 500 a 1000 | |
| mediano | 0.25 a 0.5 (1/4 a 1/2 mm) | 250 a 500 | |
| fina | 0.125 a 0.25 (1/8 th a 1/4 mm) | 125 a 250 | |
| muy fino | 0.063 a 0.125 (o 1/16 th a 1/8 th mm) | 63 a 125 | |
| Limo | muy curso | 32 a 63 | |
| curso | 16 a 32 | ||
| mediano | 8 a 16 | ||
| fina | 4 a 8 | ||
| muy fino | 2 a 4 | ||
| Arcilla | arcilla | 0 a 2 | |
Hay seis categorías principales de tamaño de grano; cinco se desglosan en subcategorías, siendo la arcilla la excepción. Los límites de diámetro para cada subcategoría sucesiva son dos veces más grandes que el que está debajo de ella. En general, una roca es más grande que una tostadora y difícil de levantar. No hay límite superior para el tamaño de la roca. [2] Un pequeño adoquín cabrá en una mano, una grande en dos manos. Un guijarro es algo que podrías tirar con bastante facilidad. Los más pequeños, conocidos como gránulos, son del tamaño de grava, pero aún así podrías lanzar uno. Realmente no se puede tirar ni un solo grano de arena. La arena va desde 2 milímetros hasta 0.063 milímetros, y su característica clave es que se siente “arenosa” o arenosa entre los dedos, incluso los granos de arena más finos se sienten así. El limo es esencialmente demasiado pequeño para que los granos individuales sean visibles, y mientras la arena se siente arenosa en tus dedos, el limo se siente suave para tus dedos pero arenoso en tu boca. La arcilla es tan fina que se siente suave incluso en tu boca.
Siempre que su paisaje no esté cubierto de nieve profunda en la actualidad, visite una playa en algún lugar cercano: una orilla del océano, una orilla del lago o la orilla de un río. Observe cuidadosamente el tamaño y la forma de los sedimentos de la playa. ¿Son arena, guijarros o adoquines? Si no son demasiado finas, deberías poder saber si están bien redondeadas o más angulares.
La playa en Figura\(\PageIndex{1}\) se encuentra en Sechelt, B.C. Aunque existe una variedad de tamaños de clastos, en su mayoría está compuesta por adoquines bien redondeados intercalados con guijarros. Esta playa está sujeta a una fuerte actividad de olas, especialmente cuando los vientos soplan a través del Estrecho de Georgia desde el sur. Eso explica por qué los clastos son relativamente grandes y están bien redondeados.
Consulte el Apéndice 3 para las respuestas del Ejercicio 6.1.
Si deja caer un gránulo en un vaso de agua, éste se hundirá rápidamente hasta el fondo (menos de medio segundo). Si se deja caer un grano de arena en el mismo vaso, éste se hundirá más lentamente (uno o dos segundos dependiendo del tamaño). Un grano de limo tardará varios segundos en llegar al fondo, y es posible que una partícula de arcilla fina nunca llegue allí. La tasa de sedimentación está determinada por el equilibrio entre gravedad y fricción, como se muestra en la Figura\(\PageIndex{2}\). Las partículas grandes se asientan rápidamente porque la fuerza gravitacional (que es proporcional a la masa, y por lo tanto al volumen de la partícula) es mucho mayor que la resistencia de fricción (que es proporcional al área superficial de la partícula). Para las partículas más pequeñas la diferencia entre el empuje gravitacional y la resistencia a la fricción es menor, por lo que se asientan lentamente.
Las partículas pequeñas que se asientan lentamente pasan más tiempo suspendidas en el agua, y por lo tanto tienden a moverse más lejos que las partículas grandes si el agua se está moviendo.
Transportación
Uno de los principios clave de la geología sedimentaria es que la capacidad de un medio móvil (aire o agua) para mover partículas sedimentarias y mantenerlas en movimiento depende de la velocidad del flujo. Cuanto más rápido fluya el medio, mayores serán las partículas que puede mover. Esto se ilustra en la Figura\(\PageIndex{3}\). Partes del río se mueven más rápido que otras partes, especialmente donde la pendiente es mayor y el canal es estrecho. No sólo la velocidad de un río cambia de un lugar a otro, sino que cambia de temporada en temporada. Durante la descarga pico [3] en la ubicación de la Figura\(\PageIndex{3}\), el agua es lo suficientemente alta como para fluir sobre el terraplén de la derecha, y fluye lo suficientemente rápido como para mover los cantos rodados que no se pueden mover durante flujos bajos.
Los clastos dentro de arroyos se mueven de varias maneras diferentes, como se ilustra en la Figura\(\PageIndex{4}\). Los clastos de carga de lecho grande son empujados (por tracción) o rebotados a lo largo del fondo (por salación), mientras que los clastos más pequeños se suspenden en el agua y se mantienen allí por la turbulencia del flujo. A medida que cambia la velocidad del flujo, los clastos de diferentes tamaños pueden incorporarse al flujo o depositarse en el fondo. En diversos lugares a lo largo de un río, siempre se depositan algunos clastos, algunos que se quedan donde están, y algunos son erosionados y transportados. Esto cambia con el tiempo a medida que cambia la descarga del río en respuesta a las cambiantes condiciones climáticas.
Otros medios de transporte de sedimentos, como las olas, las corrientes oceánicas y el viento, operan bajo principios similares, siendo la velocidad del flujo el factor clave subyacente que controla el transporte y la deposición.
Los sedimentos clásticos se depositan en una amplia gama de ambientes, incluyendo glaciares, fallas de taludes, ríos, tanto rápidos como lentos, lagos, deltas y ambientes oceánicos, tanto superficiales como profundos. Si los depósitos sedimentarios duran lo suficiente como para cubrirse con otros sedimentos, eventualmente pueden formar rocas que van desde fangosas finas hasta brechas gruesas y conglomerados.
Litificación es el término utilizado para describir una serie de procesos diferentes que tienen lugar dentro de un depósito de sedimento para convertirlo en roca sólida (Figura\(\PageIndex{5}\)). Uno de estos procesos es el entierro por otros sedimentos, lo que conduce a la compactación del material y la remoción de parte del agua y el aire que intervienen. Después de esta etapa, los clastos individuales se tocan entre sí. La cementación es el proceso de cristalización de minerales dentro de los poros entre los pequeños clastos, y especialmente en los puntos de contacto entre los clastos. Dependiendo de la presión, temperatura y condiciones químicas, estos cristales pueden incluir una variedad de minerales, siendo los más comunes los minerales de calcita, hematita, cuarzo y arcilla.
Las características y rasgos distintivos de las rocas sedimentarias clásticas se resumen en el Cuadro 6.2. Mudrock está compuesto por al menos 75% de fragmentos del tamaño de limo y arcilla. Si está dominada por la arcilla, se le llama arcilla. Si muestra evidencia de lecho o laminaciones finas, es esquisto; de lo contrario, es lutita. Las mudrocks se forman en entornos de muy baja energía, como lagos, remansos de ríos y el océano profundo.
| [Saltar tabla] | ||
| Grupo | Ejemplos | Características |
|---|---|---|
| Mudrock | Mudstone | Más del 75% de limo y arcilla, sin cama |
| esquisto | Más del 75% de limo y arcilla, con cama fina | |
| Carbón | Dominado por fragmentos de materia vegetal parcialmente descompuesta a menudo encerrados entre lechos de arenisca o barro. | |
| Arenisca | arenisca de cuarzo | Dominado por la arena, mayor al 90% de cuarzo |
| arkose | Dominado por la arena, más del 10% de feldespato | |
| wacke lítico | dominada por arena, más del 10% de fragmentos de roca, más del 15% de limo y arcilla | |
| Conglomerado | Dominado por clastos redondeados, tamaño de gránulo y mayores | |
| Breccia | Dominado por clastos angulares, tamaño de gránulo y mayores | |
La mayoría del carbón se forma en ambientes fluviales o delta donde el crecimiento de la vegetación es vigoroso y donde la materia vegetal en descomposición se acumula en pantanos de larga duración con bajos niveles de oxígeno. Para evitar la oxidación y descomposición, la materia orgánica debe permanecer sumergida durante siglos o milenios, hasta que se cubra con otra capa de sedimentos fangosos o arenosos. Es importante señalar que en algunos libros de texto el carbón es descrito como una “roca sedimentaria orgánica”. En este libro, el carbón se incluye con las rocas clásticas por dos razones: primero, porque está formado por fragmentos de materia orgánica; y segundo, porque las vetas de carbón (capas sedimentarias) casi siempre están intercaladas con capas de rocas clásticas, como mudrock o arenisca. Es decir, el carbón se acumula en ambientes donde se acumulan otras rocas clásticas.
Vale la pena echar un vistazo más de cerca a los diferentes tipos de arenisca porque la arenisca es una roca sedimentaria común e importante. Las composiciones típicas de arenisca se muestran en la Figura\(\PageIndex{6}\). Las areniscas están compuestas principalmente de granos de arena, por supuesto, pero también incluyen material más fino, tanto limo como arcilla. El término arenita se aplica a una llamada arenisca limpia, es decir, una con menos de 15% de limo y arcilla. Considerando solo los granos del tamaño de la arena (los granos mayores de 1/16 mm), las arenitas con 90% o más de cuarzo se llaman arenitas de cuarzo. Si tienen más del 10% de feldespato y más feldespato que fragmentos de roca, se les llama arenitas feldespáticas o arenitas arcósicas (o simplemente arkose). Si tienen más del 10% de fragmentos de roca, y más fragmentos de roca que el feldespato, son arenitas líticas. [4] Una piedra arenisca con más de 15% de limo o arcilla se llama wacke (pronunciado wackie). Los términos wacke de cuarzo, wacke lítico y wacke feldespático se utilizan con límites similares a los del diagrama de arenita. Otro nombre para un wacke lítico es greywacke.
En la Figura se muestran algunos ejemplos de areniscas, ampliadas en sección delgada\(\PageIndex{7}\). (Una sección delgada es roca cortada lo suficientemente delgada como para que la luz pueda brillar a través.)
Las rocas sedimentarias clásticas en las que una proporción significativa de los clastos son mayores de 2 milímetros se conocen como conglomerados si los clastos están bien redondeados, y brechas si son angulares. Los conglomerados se forman en entornos de alta energía, como ríos de flujo rápido, donde las partículas pueden redondearse. Las brechas generalmente se forman donde las partículas no se transportan a una distancia significativa en el agua, como abanicos aluviales y pendientes de astrágalo. Algunos ejemplos de rocas sedimentarias clásticas se muestran en la Figura\(\PageIndex{8}\).
El cuadro 6.3 a continuación muestra secciones delgadas ampliadas de tres areniscas, junto con descripciones de sus composiciones. Usando el Cuadro 6.1 y la Figura\(\PageIndex{6}\), encuentre un nombre apropiado para cada una de estas rocas.
| Sección Delgada Magnificada | Descripción |
|---|---|
 | Los granos angulares del tamaño de la arena son aproximadamente 85% de cuarzo y 15% de feldespato. El limo y la arcilla constituyen menos del 5% de la roca. |
 | Los granos redondeados del tamaño de la arena son aproximadamente 99% de cuarzo y 1% de feldespato. El limo y la arcilla constituyen menos del 2% de la roca. |
 | Los granos angulares del tamaño de la arena son aproximadamente 70% cuarzo, 20% líticos y 10% feldespato. El limo y la arcilla constituyen alrededor del 20% de la roca. |
Consulte el Apéndice 3 para las respuestas del Ejercicio 6.2.
Descripciones de las imágenes
Descripción de la\(\PageIndex{8}\) imagen de la figura: (A) Mudrock con impresiones bivalvas, grupo Cretácico Nanaimo, Browns River, Isla Vancouver. Una roca de grano muy fino con impresiones de concha. (B) Arenisca gruesa con lecho cruzado, Formación Tapeats Cambrian Chino Valley, Arizona. (C) Conglomerado con adoquines imbricados (alineados, inclinados hacia abajo a la izquierda), Formación Geoffrey del Cretácico, Isla Hornby, BC. (D) Brechas sedimentarias, la Formación Precámbrica Toby, al este de Castlegar, BC. [Volver a la figura\(\PageIndex{8}\)]
Atribuciones de medios
- Figuras 6.1.1, 6.1.2, 6.1.3, 6.1.4, 6.1.5, 6.1.6, 6.1.7, 6.1.8: © Steven Earle. CC POR.
- Ejercicio 6.2, primera imagen: Aplite Red © Rudolf Pohl. CC BY-SA.
- Una micra es una millonésima de metro. Hay mil micrones en un milímetro.
- La roca independiente más grande conocida (es decir, que no forma parte del lecho rocoso) es la Roca Gigante en el desierto de Mojave, California. Es casi tan grande como un edificio de departamentos, ¡siete pisos de altura!
- La descarga de una corriente es el volumen de flujo que pasa un punto por unidad de tiempo. Normalmente se mide en metros cúbicos por segundo (m 3 /s).
- “Lítico” significa “roca”. Los clastos líticos son fragmentos de roca, a diferencia de fragmentos minerales.