CRISTALOGRAFIA Y PETROLOGIAPETROLOGIACAPITULO I1.- INTRODUCCION

DEFINICIONES:

Petrologa:Ciencia que estudia las rocas (gneas, metamrficas y sedimentarias); Las diferentes petrologas se diferencian en el tipo de roca a estudiar, pero tienen en comn la metodologa (razonamiento cientfico cuyo estudio se basa en la composicin mineral y qumica de las rocas).Petrografa:La primera parte del estudio se centra en la descripcin de aspectos fsicos y qumicos de las rocas (color, tamao de los cristales, distribucin, orden, etc.); a esta ciencia, se le denomina petrografa, y es la que da lugar a las clasificaciones no genticas (aspticas).Petrognesis:Tras la descripcin de estos aspectos fsicos y qumicos, se procede a la interpretacin de los mismos, en cuanto a su origen o gnesis; esta ciencia, se denomina petrognesis.Sedimento y rocas sedimentarias:Cada vez se estudia ms el depsito sedimentario, incluyendo adems de las rocas sedimentarias, los sedimentos no consolidados (acumulacin de material a cierta profundidad bajo condiciones bajas de presin y temperatura). Llamamos entonces,roca sedimentaria, al depsito sedimentario consolidado, y sedimento al depsito sedimentario no consolidado.Sedimentologa:Ciencia que engloba otras ramas ms especficas, como la petrologa sedimentaria, la estratigrafa y la paleontologa

CICLO PETROGENTICOCiclo que puede sufrir cualquier roca en la Tierra; Nosotros nos quedaremos con la parte que estudia los procesos y gnesis que sufren las rocas en la corteza superficial. Los lmites entre roca gnea/detrito y roca sedimentaria/roca metamrfica, son muy relativos y difciles de establecer.

RELACIN CON OTRAS CIENCIASLa Petrologa se relaciona con la Estratigrafa, en cuanto a la disposicin del sedimento; Con la Geodinmica Externa, en cuanto a la dinmica de la corteza; con la Paleontologa, en cuanto al contenido informativo paleocolgico-ambiental. Con todas estas ciencias, la Petrologa, comparte el estudio del depsito sedimentario. En cuanto a la metodologa, se relaciona con la Mineraloga (necesidad del anlisis mineral), con la Geoqumica (analtica qumica) o con la Termodinmica (condiciones P-T necesarias para ciertos procesos de cristalizacin)

VALOR CIENTFICO Y ECONMICO Dentro de la Petrologa Clsica, se incluye el estudio de los diferentes tipos de rocas y su relacin con la materia orgnica; Pero actualmente, estn apareciendo nuevas ciencias asociadas, como el almacenamiento de residuos radiactivos, la alteracin del patrimonio o la geologa planetaria. En cuanto al inters econmico, hay que tener en cuenta, que el 80-90% de las explotaciones, mineras, son sobre depsitos sedimentarios. Adems, en rocas detrticas, se acumulan cantidades importantes de petrleo, gas o agua, debido a su elevada porosidad y permeabilidad.

METODOLOGA

Formulacin de cuestiones (gnesis, procesos). Planificacin del trabajo. Obtencin de datos (se realizan columnas de yacencia, se obtienen muestras). Anlisis de los datos, a partir de base bibliogrfica y conocimientos previos. Construccin de una posible hiptesis para interpretar los datos obtenidos. Comprobacin de todas las condiciones de la hiptesis. Aceptacin o no de la hiptesis

TRABAJO DE CAMPOSe lleva a cabo la identificacin litolgica y de diversas estructuras sedimentarias, levantamiento de columnas estratigrficas, y muestreo.

TRABAJO DE LABORATORIOSe corta la roca y se hace una lmina delgada; se procede a la tincin de minerales. Posteriormente, se realizan anlisis fsico-qumicos (roca pulverizada, rayos X, fluorescencia, anlisis trmico diferencial) y anlisis mecnicos (clastomtricos, separacin de minerales). Finalmente, se tratan estadsticamente los datos y se interpretan, ayudndonos de una buena base bibliogrfica.

2.- NATURALEZA Y ORIGEN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

2.1.- INTRODUCCION

Todos los cuerpos sedimentarios se generan por procesos fsicos y procesos qumicos, fundamentalmente. Una roca preexistente, se desintegra, y sus minerales se alteran debido a las condiciones externas; Los cationes que salen de las redes minerales, se transportan en solucin hasta una cuenca de sedimentacin, a travs de las aguas subterrneas. Hay elementos que resisten mucho ms la alteracin, como el cuarzo o la moscovita; stos constituirn el regolito (roca preexistente ya alterada), que puede ser transportada, y si sufre diversos procesos de diagnesis y cementacin, dar lugar a una roca sedimentaria. Se puede dar una roca sedimentaria, sin tener que pasar por procesos de disgregacin y lavado; simplemente, si se da una abrasin y posterior transporte. Tambin se puede dar por acumulacin de cenizas volcnicas, por material csmico.

2.2.- SIGNIFICADO DE LA FBRICA

La fbrica es la estructura interna de una roca; puede ser de tres tipos principalmente:- Fbrica clstica: Elementos en contacto unos con otros, por un punto. La composicin es muy variable. Son rocas muy porosas. Los distintos constituyentes, se denominan clastos.- Fbrica qumica: Elementos en contacto por casi el 100 % de puntos. Casi todos los constituyentes tienen la misma composicin; suelen se sales. La porosidad es casi nula. Los componentes se denominan cristales y han crecido en el lugar en el que los encontramos, mientras que los clastos tenan un origen muy variado.- Fbrica organgena: Acumulacin de restos orgnicos, que pueden tener caractersticas de fbricas qumicas o clsticas.

2.3.- COMPOSICINLas rocas sedimentarias tienen una composicin mucho ms variable que las rocas gneas; Esto se debe a que se producen enriquecimientos en determinados minerales. Las rocas que presentan una fbrica qumica, son muy homogneas.Una roca sedimentaria, est constituida por:- Pasta: Matriz: Conjunto de clastos mucho ms pequeos que los clastos del esqueleto. Cemento: Est constituido por pequeos cristales que han precipitado en los huecos de las rocas. Los cementos pueden ser tempranos (intracuencales: son los cristales que precipitan en la cuenca), o tardos (autignicos: cristales que crecen en diagnesis profunda durante el enterramiento).- Poros- Esqueleto: Tanto los clastos del esqueleto, como los de la matriz, pueden tener procedencias muy distintas; Pueden ser autctonos (nos informan de la qumica de la propia cuenca), alctonos (nos dan informacin sobre el lugar de procedencia, el clima, el tipo de material que se disgreg) o autignicos (nos dan informacin de las condiciones qumicas que reinan en las etapas diagenticas).

2.4.- PROCESOS DE DESTRUCCIN DE LOS ESTRATOS SEDIMENTARIOS

Subduccin Metamorfismo Fusin Erosin (reciclado)

El 95 % del registro sedimentario son areniscas (30 %), carbonatos (20 %) y lutitas (50 %).

2.5.-BALANCE GEOQUMICO

A partir de una roca gnea original: El calcio de las plagioclasas pasan a los carbonatos. El cuarzo pasa a formar parte de las arenas y areniscas. Los feldespatos pasan a formar parte de las lutitas. Los depsitos lutticos van a rellenar cuencas marinas profundas (as, al estudiar los depsitos continentales, observamos un dficit en los depsitos pelticos).

CAPITULO II

PROCESOS SEDIMENTARIOS

2.1.- INTRODUCCION

EL intemperismo, el transporte, la depositacion seccin y la litificacin son los elementos de la sedimentacin. El proceso comienza en el instante en que los fragmentos son disociados de la roca madre por el intemperismo. En la interpretacin de los sedimentos pueden seguirse varias lneas de investigacin La composicin de las rocas arrojar luz sobre las reas de origen Las texturas y estructuras reflejan la dinmica del transporte depositacion Los fsiles asociados permiten determinar la edad de los mantos y hacer la reconstruccin de los medios sedimentarios Los procesos sedimentarios en los que interviene el movimiento de partculas clsticas ocasionados por agentes turbulentos, han recibido ms estudio de los procesos qumicos y biolgicos por lo que se forman los sedimentos no clsicos.

2.2 INTEMPERISMO DE LAS ROCAS

El intemperismo de las rocas: es un fenmeno de la cara intermedia entre la atmsfera y la litosfera.En esencia, el intemperismo ocasiona un cambio del estado masivo al estado clstico desintegrando las rocas slidas en fragmentos qumicamente estables.Clases de intemperismo de las rocasEl intemperismo de las rocas es un proceso completo formado por procesos fsicos, qumicos y biolgicos El intemperismo fsico El intemperismo qumico El intemperismo biolgicoTabla 2-1

El intemperismo biolgico: es semejante al qumico en que origina cambios tanto del estado de la agregacin como una composicin qumica.El intemperismo fsico y biolgico contribuyen mucho menos que el intemperismo qumico a la formacin de la mayora de los suelos.

Figura 2-1. Desarrollo del complejo de intemperismo a partir de la roca madre

2.3.- PROCESOS DE LA FORMACIN DE LOS SUELOSSe han reconocido tres procesos principales formadores de suelos, dos ajustados a las zonas templadas y uno a los trpicos. La podsolizacion: es el proceso normal en los climas templados y hmedos con una cubierta de bosques Este proceso concentra el hierro o los compuestos de hierro y aluminio en el horizonte B El calcio, el sodio y el magnesio son de deslavados completamente y la slice puede ser separado de forma coloidal Los minerales arcillosos caolinicos son los productos finales normales del proceso A los suelos formados por este proceso se les llama a pedalfer.

La calcificacin: ocurre en los climas secos con vegetacin consistente en arbustos o pastos.Este proceso concentra los carbonatos de calcio y magnesio en el horizonte B.Una caracterstica distintiva es la zona blanquecina de caliche asociada comnmente con el perfilEl suelo formado por este proceso es conocido como pedocal

La laterizacin: es el proceso normal formador de suelos en los trpicos.Este proceso concentra a los xidos de hierro o de aluminio, o a ambos en el horizonte B. a expensas de la slice que es separada por lixiviacinEl intemperismo qumico es rpidoLos minerales arcillosos caolinicos son los productos finales normales en algunas circunstancias, pero en otras los minerales arcillosos no son estables.Al suelo formado por este proceso se llama laterita.

2.4.- MINERALES ARCILLOSOS Entre los elementos constitutivos ms importantes de los suelos y sedimentos estn los minerales arcillosos que son principalmente silicatos de aluminio hidratados. Debido al pequeo tamao de sus partculas los minerales arcillosos tienen gran actividad superficial representada por adsorcin inica, cohesividad y otras propiedades Los minerales arcillosos han sido estudiados con gran detalle a causa de su importancia cientfica y econmica. Los minerales arcillosos, formados principalmente durante los procesos de intemperismo, se transforman en elementos importantes de los sedimentos clsticos.

El grupo de la Caolinita: La caolinita ocurre en los pedalferos y su presencia es tambin comn en las laterasEs tambin abundante en la pizarraLa caolinita se presenta en los suelos en hojuelas hasta de 0.3 micrones de dimetro Este mineral tiene pequea absorcin de iones, pequea absorcin de agua y grado de compactacin bajoEl grupo de la montmorillonita: La montmorillonita ocurre en los pedocales y est presente en las bentonitas desarrolladas a partir de ceniza volcnica Tambin ocurre este mineral en los sedimentos marinos recientes La montmorillonita se presenta comnmente en hojuelas menores a 0.2 micrones de dimetro Tiene gran capacidad de absorcin de iones y de absorcin de agua La arcilla se hincha en forma muy marcada cuando esta hmeda, y se contrae en forma correspondiente al secarse. La montmorillonita tiene baja permeabilidad y gran plasticidad en comparacin con la caolinita

El grupo de la illita: La illita es un mineral comn en la pizarra marina y en algunos suelos desrticos Se presenta en hojuelas hasta de 0.1 de micrn de dimetro. La arcilla tiene valores intermedios de capacidad de absorcin de iones, absrocion de agua, permeabilidad y plasticidad, en comparacin con los extremos de la caolinita y la montmorillonita

El grupo de la clorita Los minerales arcillosos de clorita que pueden considerarse como derivados ricos en magnesio del grupo de la montmorillonita, han sido reconocidos como un elemento constitutivo importante en los sedimentos marinos recientes y antiguos. Como sucede con la illita, las arcillas de clorita se encuentran entre los extremos de la caolinita y la montmorillonita por lo que respecta a sus propiedades fsicas.

Importancia de la estratigrafa y la sedimentacin:Las propiedades de las arcillas cambian marcadamente con la naturaleza de los iones absorbidos.Entre los iones absorbidos comunes se cuentan el ion calcio, el ion sodio y el ion hidrogeno.Las arcillas de calcio son ms permeables que las correspondientes de sodio pero la arcilla de sodio es ms plstica que la arcilla de calcio.Tabla 2-2

RESUMEN DE LAS PROPIEDADES Y OCURRENCIA DE LAS ARCILLAS

Propiedad u ConcurrenciaGrupo de la CaolinitaGrupo de la IllitaGrupo de la CloritaGrupo de la montmorillonita

Tamao de partcula (en micrones)4.0-0.30.3-0.10.3-0.1(P)0.2-0.02

Intercambio relativo de ionesLigeromoderadomoderadogrande

Adsorcin relativa de aguaLigeramoderadomoderado Muy grande

Permeabilidad RelativaGrandemoderadomoderadopequea

Plasticidad relativaLigeramoderadomoderadogrande

Ocurrencia en los suelosPedalferos lateritaPedocalesPresente en algunospedocales

Ocurrencia en sedimentos recientesComnAbundante Comncomn

Ocurrencia en sedimentos antiguosComnAbundante Comncomn

En la tabla 2-2 se presenta un resumen de algunas propiedades y formas de ocurrencia de los minerales arcillosos (adaptando en gran parte elaborado por Grim 1953)

CAPITULO III 3.1 FUENTE Y DIRECCION DE TRANSPORTE DE LOS SEDIMENTOS

En condiciones normales, la erosin progresa aproximadamente con la misma rapidez que el intemperismo de la roca Los fragmentos no consolidados que deja el intemperismo, quedan disponibles para ser movidos por fluidos y constituyen la fuente principal de componentes detrticos sedimentarios. Los dos aspectos fundamentales del transporte de sedimentos son a) La velocidad de asentamiento de las partculasb) Las leyes del movimiento de los fluidos Estos aspectos se aplican a todos los sedimentos, pero pueden ilustrarse con mayor con mayor facilidad con los sedimentos detrticos.

1.- Velocidad de asentamiento de las esferas La propiedad ms fundamental de una partcula en relacin con su comportamiento durante el transporte, es su velocidad de asentamiento Tal propiedad es determinada por el tamao, la esfericidad y la densidad de la partculaLas leyes fsicas que rigen el asentamiento de las esferas son bastante conocidas.Hay dos leyes de sentamiento que son importantes para los sedimentos: una aplicable a las partculas y la otra a las partculas gruesas.Ley de Stokes: Una esfera de dimetro cualquiera d y de densidad dada, al al estarse asentando en agua, es atrada hacia abajo con una fuerza que depende del volumen de la partcula, de la aceleracin de la gravedad y de la diferencia entre la densidad de la partcula y la del fluido.

v= C1 d2Ley de impacto: Si la esfera es demasiado grande para que su velocidad de asentamiento sea regulada por la viscosidad del fluido, la resistencia a su movimiento es proporcional al producto de la densidad de la esfera, el cuadrado de su dimetro y el cuadrado de su velocidad.v= C2 (d)1/2La ley de Stokes tiene como representacin grfica una parbola cncava y la Ley de impacto un paraboloide convexo

Fig 2-2 Comparacin de los datos experimentales sobre la velocidad de asentamiento con la Ley de Stokes y La ley de Impacto ( Datos adaptados de Rubey 1993) El significado fsico de las curvas de la figura es que las partculas pequeas (principalmente de limo y de arcilla) se asientan en condiciones de resistencia viscosa, mientras que las ms grandes (arenas y guijarros) Aun entre las partculas pequeas existe una diferencia significativa en su velocidad de asentamiento Una partcula de arcilla de 0.001mm de dimetro asienta a 0.0001 cm/seg. lo cual equivale a unos 30 cm en aproximadamente 3 das. Una partcula de limo de 0.02mm de dimetro se asienta a 0.04cm/seg. Lo cual equivale a un asentamiento de 30cm en 10 minutos.