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7/22/2019 11 Porosidad Calizas

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La porosidad de las rocas carbonatadas (Abr. 2006)

Fco. Javier Alonso Rodrguez. Departamento de Geologa (Petrologa y Geoqumica). Universidad de Oviedo. Pgina 1 de 21

LA POROSIDAD DE LAS ROCAS CARBONATADAS

1. INTRODUCCIN

Las rocas en particular las calizas y dolomas son cuerpos porosos, es decir, estnformadas por fases minerales slidas, entre las que se sitan espacios vacos, ocupados

por fases fluidas (aire y agua normalmente).

Se denomina porosidadal conjunto de los espacios vacos que posee una roca y, ensu sentido ms amplio, la porosidad puede ser contemplada bajo dos puntos de vista quese complementan:

- como un componente petrogrfico o textural

- como unapropiedad fsicade la roca.En consecuencia, y concordantemente con diversos autores (Archie, 1950; Bertrand,

1969; Elf-Aquitaine, 1977; Selley, 1982; Bourbie, et al. 1987) la porosidad constituye elparmetro petrogrfico fundamental cuando se trata de establecer relaciones entre lascaractersticas petrogrficas y las propiedades fsicas de las rocas: anlisis petrofsico.

1.1. La porosidad como componente petrogrfico

Desde el punto de vista petrogrfico, se trata de un componente ms de la roca. Enprincipio se considera una fase nica la formada por los espacios vacos,constituyendo junto con el resto de las fases minerales el volumen rocoso total. Adems,como cualquier otro componente, posee unas caractersticas o elementos texturales:tamao, forma, distribucin (orientacin, homogeneidad), que contribuyen junto alresto de los componentes a la textura de la roca.

No obstante, presenta una diferencia fundamental respecto a las fases minerales, y esla continuidad que normalmente presentan los espacios vacos, constituyendo lo quesuele denominarse: sistema poroso.

El sistema poroso atiende a la configuracin tridimensional de los espacios vacos:como son realmente, lo cual en los materiales rocosos resulta difcil de observar, ymucho ms difcil de describir o cuantificar. En consecuencia, el anlisis petrogrfico da

una visin ms real de la porosidad, pero esencialmente descriptiva y cualitativa.Su estudio se realiza normalmente por mtodos directos a distintas escalas:

observacin de visu, microscopa ptica de polarizacin (MOP), microscopaelectrnica de barrido (MEB), microscopa de fluorescencia, confocal, etc. En lamayora de los casos, dicha observacin requiere una adecuada preparacin de lasmuestras: muestras pulidas, impregnadas con resinas fluorescentes, obtencin demoldes, etc. A partir de dichas imgenes, mediante mtodos estereolgicos o procesodigital de imgenes pueden cuantificarse elementos particulares del sistema poroso.

1.2. La porosidad como propiedad fsica

Como propiedad fsica, se trata de una propiedad elemental y tambin fundamental delas rocas, y como tal, nos suministra parmetros numricos que permiten caracterizar los


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materiales rocosos como un todo homogneo. Dicho parmetro se define como larelacin: volumen de espacios vacos por unidad de volumen total de roca,expresndose normalmente en tanto por ciento.

En principio, de acuerdo con su definicin, se trata de una propiedad fcil de obtener;

sin embargo, la obtencin del volumen correspondiente a los espacios vacos, admitediversas matizaciones en relacin normalmente con los mtodos utilizados para sudeterminacin, lo que permite establecer nuevos conceptos como:

porosidad total porosidad abierta o comunicada (eficaz) porosidad cerrada. porosidad libre. porosidad atrapada.

La porosidad como propiedad fsica tambin denominada: volumen poroso ovolumen de poros es un parmetro cuantitativo, por lo que puede correlacionarse con

otras propiedades y recibir tratamientos matemticos; si bien, la informacin quesuministra del medio poroso es parcial y ms pobre.

Su determinacin se realiza fundamentalmente a partir de mtodos indirectos:saturacin de los espacios vacos con fases fluidas (agua, mercurio, helio, nitrgeno,etc.). Estas tcnicas indirectas adems de porosidad estn diseadas principalmente

para suministran otros parmetros ms especficos del sistema poroso, que aunqueparciales presentan gran inters en el comportamiento de los materiales (Haynes, 1973);entre ellas cabe destacar:

la inyeccin de mercurio, indicada para obtener el radio de acceso de poro. la adsorcin de nitrgeno, apropiada para determinar la superficie especfica.

1.3. Complejidad del sistema poroso

Sin perder de vista lo que representa el volumen de poros en el volumen total de roca,resulta tambin esencial conocer las caractersticas de los espacios vacos y del sistema

poroso en su conjunto. As, atendiendo en primer lugar a la morfologa de dichosespacios vacos, puede establecerse dos modelos: medios porosos y medios fisurados.

En medios fisurados la porosidad es debida a fisuras. Las fisuras se considerandiscontinuidades de la fase slida mejor que poros en su sentido usual, e incluyendesde fracturas a exfoliaciones y bordes de grano abiertos. A pesar de la baja porosidadque suponen, las fisuras tienen gran importancia en el comportamiento mecnico de lasrocas; en este sentido, valores de porosidad superiores al 1 % pueden considerarseelevados.

Su estudio es notablemente complejo, ya que resultan difciles de observar, sensiblesa la creacin de artefactos durante la preparacin o toma de las muestras, y cuando setrata de muestras procedentes de zonas profundas pueden depender del estado tensionaldel macizo.

En medios porosos el rango de variacin de la porosidad es mucho ms elevado, y sumorfologa ms compleja. El sistema poroso constituye un medio continuo en el que

pueden diferenciarse distintos elementos; en concreto, suelen distinguirse entre poros y

accesos de poro.


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Los poroscorresponden a los ensanchamientos del sistema poroso y contribuyen aelevar la porosidad de las rocas; presentan inters por su capacidad para almacenarfluidos. Los accesos de poro son las zonas ms estrechas que comunican los poros;guardan relacin con la conexin del sistema poroso y aspectos ms dinmicos de lasrocas, como su capacidad para el transporte de fluidos (succin, permeabilidad).

En el anlisis del sistema poroso, adems del tamao y forma de los poros y de susaccesos, debe considerar otros elementosde gran inters como:

la relacin: tamao de poro / tamao de acceso, el nmero de coordinacin de los poros, relacin con la fbrica de la roca (selectiva o no), homogeneidad, isotropa.

1.4. La porosidad en las rocas carbonatadas

Las calizas y dolomas presentan un sistema poroso notablemente complejo, tantodesde el punto de vista fsico como gentico. En principio, su morfologa responde almodelo de medios porosos; no obstante, las calizas ms cristalinas se sitan ya dentrode los medios fisurados.

La indicada complejidad fsica relativa a la geometra de los poros es consecuenciafundamentalmente de su complicada gnesis. As, la porosidad de estas rocas estpicamente polignica, consecuencia tanto de las distintas etapas en que puedendesarrollarse los poros, como de los diversos procesos implicados en su formacin. Enlas rocas carbonatadas la gnesis de los poros de la misma forma que la de la faseslida posee normalmente una historia larga y compleja, debido a la movilidad

qumica de sus minerales.La porosidad inicial es ya de por si elevada y compleja, de acuerdo con la

variabilidad que puede presentar la textura deposicional de estas rocas. As, las rocasbioconstruidas muestran una porosidad caracterstica, que depende de los organismosque las constituyen; otra tipo importante de rocas son las que poseen texturas granudas,en ellas la porosidad es fundamentalmente intergranular y depende del tamao y formade los granos (ahora mucho ms variable que en las areniscas); finalmente, los lodoscarbonatados son los que presentan una mayor porosidad, alcanzndose a veces valoressuperiores al 70% en el momento del depsito.

Su evolucin diagenticaes sumamente importante. Es sabido que los depsitos de

calizas presentan minerales inestables (calcita rica en Mg, aragonito), que junto alpequeo tamao que pueden alcanzar los cristales, la presencia a veces de inclusiones osus formas aciculares, favorecen los procesos diagenticos: disolucin, cementacin yneomorfismo (recristalizacin, reemplazamiento). Todos estos procesos pueden tenerlugar desde las etapas ms iniciales de la diagnesis durante el depsito y la diagnesistemprana hasta las etapas ms tardas (telognesis).

En resumen, puede decirse que las modificaciones texturales con frecuentesintercambios entre los espacios vacos y la materia slida es la norma en las rocascarbonatadas. En consecuencia, una determinada roca puede presentar varios tipos de

poros, correspondientes bien sea a distintos procesos, a distintas generaciones o,

frecuentemente, a ambos hechos.


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2. CLASIFICACIONES

De forma similar a lo que ocurre para otros parmetros petrogrficos, existenclasificaciones de la porosidad que atienden ms a los aspectos descriptivos y otras que

pueden considerarse ms genticas.

Las clasificaciones descriptivas suelen establecerse en relacin con elementosparticulares del sistema poroso (tamao, forma, etc.) o con la porosidad como propiedadfsica, y constituyen clases definidas numricamente. Con frecuencia estn orientadas afines aplicados, permitiendo realizar correlaciones entre distintos parmetros:

permeabilidad, resistividad, etc.

Las clasificaciones genticas se sitan ms en el campo de la porosidad comocomponente petrogrfico, ya que la formacin de los espacios vacos se encuentraligada a la de los restantes componentes minerales, y participan de forma notable en elconocimiento de la gnesis de la roca. Normalmente son difciles de utilizar a priori.

2.1. Clasificaciones descriptivas

Dentro de este grupo pueden considerarse clasificaciones que atienden a la porosidadtotal, al tamao, forma y distribucin de los poros, as como a su localizacin en el senode la roca.

Porosidad total. La porosidad como propiedad fsica o el volumen poroso queposee una roca es el primer parmetro a considerar por su importancia. De acuerdo consus valores se suelen considerar las siguientes clases (Archie, 1952; Sander, 1967):

porosidad muy baja: menor de 4 % porosidad baja: de 4 a 8 % (valor medio alrededor de 6 %), porosidad media: de 8 a 16 % (valor medio alrededor de 10 %), porosidad alta: de16 a 32 % (valor medio alrededor de 20 % ), porosidad muy alta: mayor de 32 %.

Estos valores incluyen todos los espacios vacos de la roca, es decir, la porosidad deporo y la porosidad de fisura; normalmente la contribucin de las fisuras al volumenporoso total es muy pequea, excepto en las rocas de muy baja porosidad.

Tamao de los espacios vacos. Se puede considerar el segundo elemento del sistemaporoso por su importancia. Como parmetro fsico es mucho ms difcil de tratar, dada

la continuidad y el carcter tridimensional del sistema poroso y su dependencia de laforma. La complicacin an es mayor debido al amplio rango de poros abarcados (desdeinferiores a la m a superiores al mm) y los problemas de escala que pueden

presentarse, sobre todo cuando existen distintos tipos de poros con rangos de tamaodiferentes (Bourbie et al., 1987).

En primer lugar en rocas porosas debe distinguirse entre el tamao de los poros yel tamao de los accesos de poro:

- Respecto al tamao de los poros considerados ms o menos regulares,equidimensionales puede establecerse la siguiente escala (Choquette y Pray, 1970),

basada en la definida por Wentworth para los componentes detrticos: megaporos: poros mayores de 2 mm (4 mm segn otros autores) mesoporos: poros de 2 mm a 60 m microporos: poros menores de 60 m (10 o 1 m segn otros autores).


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- El tamao de los accesos de porosuele determinarse por mtodos indirectos, yde acuerdo con los ensayos de porosimetra por inyeccin de Hg se establece lasiguiente escala para el radio de acceso de poro (a veces, abusando del lenguaje, sehabla de radio de poro):

macroaccesos (macroporosidad): accesos mayores de 7,5 m microaccesos (microporosidad): accesos menores de 7,5 m.

Adems, interesa conocer la variacin de tamaotanto de los poros como de susaccesos que presenta una roca. Esta caracterstica suele expresarse mediantehistogramas, curvas de frecuencia y curvas de distribucin (similares a las curvasgranulomtricas, utilizadas para clasificar el tamao de los granos en arenas). A partirde ellas pueden obtenerse diferentes parmetros estadsticos: valor medio, moda,desviacin tpica, rango superior e inferior, etc.

Forma de los poros. La forma de los poros es sumamente variable y, en general, muy

irregular; no obstante, se aproxima si es posible a formas regulares ideales. Entre dichasformas extremas suelen considerarse tres, de acuerdo con la relacin que existe susdimensiones principales: A, B y C, y se establecen las siguientes categoras (el lmite"mayor que" suele situarse alrededor de diez veces):

equidimensionales: cuando A = B = C cilndricos: cuando A > B = C planares: cuando A = B > C.

En los medios porosos las formas equidimensionales son propias de los poros,mientras que cilndricas, cnicas y planares son ms comunes en los accesos a los poros.Los medios fisurados presentan mayoritariamente formas planares.

Localizacin de los poros. Normalmente la mejor forma de expresar como sedistribuyen los poros en las rocas es en funcin de su textura. Se trata de unacaracterstica descriptiva de la porosidad de gran inters dada su relacin con eltamao, la morfologa y gnesis de los poros, y requiere un buen conocimiento de latextura. De acuerdo con las caractersticas texturales de las rocas pueden establecersedistintos tipos de poros (Scoffin, 1987):

en relacin con los cristales: intracristalinos, intercristalinos, mldicos, etc. en relacin con los granos: intragranulares, intergranulares, mldicos, etc. en estratos masivos: fisuras, burrows, vacuolares, fenestrales, etc. en conjuntos de estratos: grietas, brechas, carstificacin, etc.

2.2. Clasificaciones genticas

Las clasificaciones exclusivamente genticas son menos utilizadas dadas lasdificultades que suele presentar su aplicacin a priori y presentan menor inters en lacaracterizacin petrofsica de las rocas. Entre ellas cabe sealar la clasificacin deMurray (1960), as como otras (Levorsen, de Harbaugh, de Robinson, de Klement, etc.)recogidas por Elf-Aquitaine (1977) y Flgel (1982). Pueden atender a distintos criteriode clasificacin: las etapas en que se generan los poros, los procesos que intervienen o aambos hechos.


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Etapas (segn Choquette y Pray, 1970): Primaria: - Predeposicional

- Deposicional Secundaria o diagentica: - Eognesis (diagnesis temprana)

- Mesognesis (diagnesis de enterramiento)

- Telognesis (diagnesis tarda).Procesos (segn Elf-Aquitaine, 1977):

Porosidad heredada Porosidad creada por destruccin de la materia orgnica Porosidad creada por organismos Porosidad de disolucin Porosidad por trasformacin mineralgica Porosidad de origen mecnico.

Etapas y procesos (segn Levorsen et al., tomado de Elf-Aquitaine, 1977): Primaria: - de bioconstruccin

- intergranular- de lodos

Secundaria: - de disolucin- de recristalizacin- de dolomitizacin- de fracturacin.

2.3. Clasificacin de Choquette y Pray (1970)

La clasificacin de Choquette y Pray (1970) es la clasificacin ms utilizada, enespecial los tipos bsicos de poros que establece. Su xito puede atribuirse a considerartipos de poros descriptivos fciles de establecer en relacin con la textura de la rocaque a la vez posee un acusado significado gentico. Su aplicacin requiere unconocimiento preciso de los componentes petrogrficos que forman la parte slida de laroca y de su disposicin textural; a partir de ellos, el espacio poroso queda definidocomo parte complementaria respecto a dichos componentes slidos.

La clasificacin considera 15 tipos bsicos de poro, sobre los cuales establece tresgneros de modificadores que permiten una caracterizacin ms completa de losmismos, tanto desde el punto de vista geomtrico como gentico. Los modificadores

matizan y adjetivan el carcter de la porosidad. Los tipos bsicos de poro poseen unascaractersticas geomtricas y normalmente llevan asociados otras genticas, si bien estasltimas no se consideran en las definiciones. En consecuencia, se trata de 15 tiposdescriptivos de poros, 7 de los cuales se consideran ms frecuentes y los 8 restantes msespordicos.

Entre sus caractersticas se da importancia al hecho de si la porosidad guardar o norelacin con la textura de la roca, en este sentido la clasificacin introduce la categorade poros selectivos o no selectivos respecto a la fbrica de la roca. Con frecuencia la

porosidad en las rocas no se presenta al azar, sino que es selectiva, y este concepto deporos de fbrica selectiva resulta muy til a la hora de establecer el origen de la

porosidad (Figuras 1 y 2).


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Clasificacin de Choquette y Pray (1970):

Tipos bsicos de poros son (en cursiva se resaltan los poros ms frecuentes): De fbrica selectiva:

Interpartcula.

Intrapartcula. Intercristalino.

Mldico.

Fenestral. De proteccin (shelter). De construccin (framework).

De fbrica no selectiva: Fractura.

Vacuola (vug).

Canal.

Caverna. De fbrica selectiva o no: Brecha.

De removilizacin (burrow).

De perforacin (boring).

De retraccin (shrinkage).

Modificadores genticos: Proceso implicado:

Disolucin. Cementacin. Sedimentacin interna.

Etapa en que tiene lugar: Primaria (predeposicioanal, deposicional). Secundaria (eognesis, mesognesis, telognesis).

Sentido del proceso: Incremento. Reduccin. Relleno.

Modificadores Geomtricos: Tamao de los poros: Megaporos. Mesoporos. Microporos. Forma de los poros.

Modificadores de abundancia: Porcentaje.

Esta clasificacin permite adems considerar sistemas porosos que sean compuestos ogradacionales respecto a los tipos bsicos de poro. As, con frecuencia, muchas calizas

presentan ms de un tipo de poro, que pueden analizarse separadamente teniendo encuenta sus proporciones y relaciones en la porosidad total de la roca. Otras veces, comoconsecuencia de la accin de varios procesos, se presentan poros que puedenconsiderarse tipos intermedios respecto a los establecidos como bsicos.

En resumen, se trata de una clasificacin muy completa, detallada y precisa en cuantoa los tipos de poros, su origen y evolucin; en contrapartida requiere un buenconocimiento de los procesos sedimentolgicos para ser aplicada.


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3. TIPOS DE POROS.

Se describen los principales tipos de poros siguiendo fundamentalmente lanomenclatura de Choquette y Pray (1970). De acuerdo con dichos autores los trminosusados son meramente descriptivos, relativos al lugar donde se localizan; no obstante,

gran parte de ellos tienen un importante significado gentico. Se recogen tambin otrostipos menos abundantes que frecuentemente pueden relacionarse con los primeros,como variedades o poros asociados.

Cada uno de los tipos considerados se relaciona con el proceso al que se atribuye suorigen con ms frecuencia, reflejando a grandes rasgos la cronologa de la porosidad enlas rocas carbonatadas. Los tipos de poros considerados son los siguientes:

CARACTER GENTICO TIPOS DESCRIPTIVOS

- Primarios: - Predeposicionales Intragranulares

Perforacin (boring) Bioconstruccin (framework)

- Deposicionales Intergranulares Proteccin (shelter)

Fenestrales Retraccin (shrinkage)

Matriciales Removilizacin (burrow).

- Secundarios: - Eogenticos Intercristalinos Intracristalinos

Mldicos Seudomrficos

- Mesogenticos Fracturas Brechas Estilolitos

- Telogenticos Vacuolas (vug) Cavidades o cavernas Conductos o canales

Para cada tipo de poro se analizan las siguientes caractersticas:

Localizacin: - Tipos de rocas en que suelen presentarse.- Lugar donde se sitan dentro de la roca.- Relacin con la fbrica (selectiva o no).

Gnesis: - Etapa en que se forman.- Proceso generador.

Petrografa: - Tamao de los poros y su variacin.- Formas de los poros.- Tamao de los accesos- Isotropa, homogeneidad.

Propiedades: - Porosidad (abundancia de poros)- Permeabilidad (grado de comunicacin)


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3.1. Poros Intragranulares

Localizacin. Se presentan en las rocas granulas, dentro de los granos, normalmenteen los bioclastos, constituyendo cavidades en relacin con la estructura esqueltica delorganismo que genera los granos (cmaras de foraminferos, zoecios de briosos, etc.).

Los poros guardan relacin con la textura de la roca: son poros de fbrica selectiva.

Gnesis. Pueden ser primarios o producidos en la diagnesis temprana: pormaceracin (descomposicin de la materia orgnica del interior), por movilizacin odisolucin de partes internas de los granos dbilmente calcificadas (por ej: enHalimeda), o por perforacin (boring) producida por otros organismos.

Petrografa. Los poros normalmente son de tamao pequeo (0,01 a 1 mm) segn elorganismo del que proceden, con pocas o moderadas variaciones de tamao, formasms o menos equidimensionales, y dan lugar normalmente a sistemas porosos istropos.Pueden presentarse en elevada proporcin sobre todo en los depsitos actuales,

llegando a generar rocas de elevada porosidad. La comunicacin entre los poros sueleser baja y, por tanto, tambin lo es la permeabilidad.

Variedades y tipos asociados:

Poros de perforacin (boring). Son poros debidos a organismos litfagosque perforan los granos, o el armazn de la roca en las bioconstruidas, actuandosiempre sobre materiales coherentes. Tienen lugar en etapas ms o menossinsedimentarias, aunque tambin pueden generarse guante la telognesis ensuperficies meteorizadas. Su tamao y morfologa depende de las caractersticasde los organismos perforadores (algas, hongos, lquenes, etc.).

Poros de bioconstruccin (growth-framework). Son poros presentadospor las rocas bioconstruidas generadas in situ y pueden considerarse prximoso a veces gradar a poros intragranulares. Dichos poros estn constituidos por lascmaras y huecos dejados por los organismos durante su crecimiento. Loscomponentes que forman las rocas son ahora de tamao mucho mayor y, enconsecuencia, el tamao de los poros es ms elevado, y su grado decomunicacin suele ser normalmente mayor.

3.2. Poros Intergranulares

Localizacin. Se presentan con disposicin intersticial respecto a los granos. Estaporosidad es caracterstica de las calizas con textura granuda (clstica, ooltica) tipograinstone, en las cuales constituye la porosidad dominante en el momento deldepsito. Son poros que dependen de la textura de la roca de las caractersticas de susgranos, y por tanto de fbrica selectiva.

Gnesis. Se trata normalmente de poros primarios, debidos a la ausencia de matrizentre los granos en el depsito y de cemento durante la diagnesis. Este hecho puededeberse: a falta de flujo de agua, a la presencia de pelculas de arcilla o de salesalrededor de los granos que inhiban la precipitacin, a un rpido enterramiento o alemplazamiento temprano de petrleo. Excepcionalmente pueden ser poros secundarios,

por disolucin selectiva de la matriz durante la diagnesis temprana.


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Petrografa. Sus caractersticas sobre todo en cuanto al tamao de los poros y de susaccesos, as como al volumen poroso total que representan vara con las caractersticasde los granos, fundamentalmente con su tamao, forma, calibrado y empaquetamiento.Morfolgicamente son el negativo de los granos: el sistema poroso presenta formasintersticiales respecto a los granos.

En depsitos actuales o poco evolucionados el volumen de poros es elevado, siendostos de tamao moderado (0,05 a 1 mm) y con poca variacin, y normalmente seencuentran bien comunicados, excepto en presencia de matriz o compactacin elevada.En consecuencia, estos poros suelen generar rocas de alta porosidad y alta

permeabilidad. En ocasiones dependiendo de la textura de la roca pueden presentarsesistemas porosos anistropos, dan lugar a permeabilidades tambin anistropas.

Tericamente, considerado un modelo ideal de poros intergranulares a partir degranos esfricos todos del mismo tamao, la mxima porosidad se da para unempaquetamiento cbico simple (45 %) y la mnima para un hexagonal compacto,

rmbico (26 %). Un empaquetamiento denso al azar presenta una porosidad alrededordel 36% (Bourbi et al., 1987). En el caso de un empaquetamiento cbico simple, si setoman esferas de radio unidad para los granos, el radio mximo de los poros es 0,73 y elradio mximo de los acceso de poro 0,41; en consecuencia, la distincin entre poros yaccesos es difcil de establecer en este tipo de porosidad.

Variedades y tipos asociados:

Poros de proteccin (shelter). Son poros primarios generados cuandoentre los granos se presentan algunos de mayor tamao y de forma ms o menos

plana, impidiendo el depsito en la zona resguardada o de sombra de dicho

grano.

3.3. Poros Fenestrales

Localizacin. Son espacios vacos formados en el seno de la roca, mucho mayoresque los que pueden ser soportados por sus componentes petrogrficos. Se presentan ensedimentos finos, tipo mudstone: micritas laminadas a grumelares (mallas de algas),siendo caractersticos de ambientes supramareales. Son poros de fbrica selectiva:

pueden relacionarse con la textura de la roca.

Gnesis. Se atribuyen diversos orgenes a estos poros, entre los que destacan:retraccin paralela a la estratificacin o, frecuentemente, desprendimiento de burbujasde gas debido a la putrefaccin de la materia orgnica. En rocas antiguas suelenaparecen rellenos de sedimento interno, de cemento esptico, o de ambos elementos a lavez (generando en este ltimo caso estructuras geopetales).

Petrografa. Son poros abundantes en determinadas facies, de tamao relativamenteelevado (0,01 a 10 mm) y variable, su forma es irregular y con frecuencia alargadossegn la estratificacin, y suelen presentar pequeo tamao de acceso de poro. Enconsecuencia, pueden generan rocas de porosidad relativamente elevada y de

permeabilidad baja y anistropa.


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Variedades y tipos asociados

Poros de retraccin (shrinkage). Son espacios vacos primarios debidos aprocesos de desecacin que llevan asociados la aparicin de grietas y fisuras;son de tamao variable, ms o menos perpendiculares y paralelas a la

estratificacin, y no guardan relacin con la fbrica de la roca. Tambin sepresentan mayoritariamente en sedimentos finos de zonas inter a supramareales.

3.4. Poros Matriciales

Localizacin. Son poros asociados a la micrita (cristales de calcita inferiores a 4 m),independientemente de que sta se presente en los componentes aloqumicos o en lamatriz de la roca. Por su localizacin pueden considerarse espacios intercristalinos aescala de los cristales de micrita y, por tanto, de fbrica selectiva. Este tipo de porosidadse presentan mayoritariamente en calizas mudstone y wackestone, si bien pueden

aparecen en cualquier otro tipo petrogrfico que tenga micrita.

Gnesis. De acuerdo con su naturaleza poros intercristalinos respecto a los cristalesde micrita, pueden considerarse contemporneos de la micrita. En consecuencia,adquieren su configuracin usual en etapas tempranas de la diagnesis, normalmente

por evolucin de la porosidad primaria mucho ms elevada del sedimento lodoso delque procede la micrita. Cuando la roca recristaliza y la calcita sobrepasa el tamaomicrita tiene lugar una prdida drstica de porosidad.

Petrografa. Son espacios vacos de muy pequeo tamao (inferior a 0,1 m) y deformas planares, atribuyndose al sistema porosos una morfologa del tipo red en nido

de abeja. Aparecen asociados a la micrita, por lo que la porosidad generada por este tipode poros, depende del porcentaje de micrita en la roca y de su grado de recristalizacin,que condiciona del tamao de los cristales.

En presencia nicamente de este tipo de poros, la porosidad generada en las rocas esbaja (5 %) y su permeabilidad es muy baja o prcticamente nula, debido a la fuerza decapilaridad existente en poros de ese tamao, que dificultan su movimiento.


Poros de removilizacin (burrows). Se consideran tambin poros

matriciales, en relacin con zonas de bioturbacin, y tambin son propios desedimentos finos: mudstone. Suelen presentar cristales de micrita de diferentetamao; no obstante, estas zonas poseen porosidades y permeabilidadesligeramente superiores al resto de la roca. A veces esas zonas, concordantementecon su mayor aptitud para el paso de fluidos, presentan tambin fenmenos dedolomitizacin, incrementndose an ms la porosidad y la permeabilidad.

3.5. Poros intercristalinos

Localizacin. Son poros situados entre los cristales, propios por tanto de rocas

cristalinas, esencialmente de las dolomas (por ej: dolomas sacaroideas). En las calizasse observa una disminucin drstica de porosidad cuando la calcita supera el tamao


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micrita, por lo que esta porosidad no se presenta; las dolomas, contrariamente,presentan cristales euhedrales que genera abundantes espacios vacos entre ellos. Setrata de una porosidad selectiva respecto a la fbrica de la roca y a veces tambin lo esrespecto a la fbrica relicta de la caliza preexistente, que condiciona el crecimientocristalino durante la dolomitizacin.

Gnesis. Los poros son debidos al crecimiento de cristales por fenmenos derecristalizacin y en las rocas carbonatadas por fenmenos de reemplazamiento:sustitucin de calcita por dolomita. En consecuencia, de trata de poros generados enetapas diagenticas ms o menos tempranas o tardas, de acuerdo con el periodo de ladolomitizacin.

Petrografa. En este caso los poros son abundantes, su tamao es en general pequeo(0,1 a 10 m) de acuerdo con el tamao de los cristales y homogneo, y sus formasson ms o menos prismticas intersticiales ahora respecto a los cristales mostrandocon frecuencia secciones polidricas (forma de estrella). Los accesos de poro tambin

presentan tamao elevado y dependiente asimismo del de los cristales, y por tanto losporos estn bien comunicados. El sistema poroso resultante es istropo, siendo tambinen este caso muy difcil diferenciar poros y acceso de poro.

En consecuencia, este tipo de poros generan rocas de elevada porosidad ypermeabilidad; adems, la porosidad suele ser muy constante y uniforme, y lapermeabilidad istropa.


Poros intracristalinos.En las rocas carbonatadas este tipo de poros tambin

se presentan fundamentalmente en las dolomas cristalinas parte de suporosidad debe atribuirse a ellos y, en general, existe buena comunicacin entreambos tipos de poros: intracristalinos e intercristalinos.

3.6. Poros Mldicos

Localizacin. Se trata de poros bastante frecuentes en los distintos tipos de calizas,que se caracterizan por su correspondencia con los componentes petrogrficos de la roca(granos normalmente). Constituyen el molde, vaciado o positivo de los granos; se trata,

por tanto, poros de fbrica selectiva. Son caractersticos de rocas con textura granuda.

Gnesis. Son poros secundarios, generados normalmente por disolucin selectiva delos granos en etapas ms o menos tempranas de la diagnesis. Las diferencias desolubilidad de algunos granos, respecto al resto de la roca, pueden deberse a variascausas: su composicin mineral (aragonito/calcita, yeso/calcita, calcita/dolomita), eltamao de los cristales, su estructura interna (presencia de inclusiones, poros primarios).

Muchos poros mldicos se forman tambin en etapas de enterramiento ms tardas,en relacin con el agua retenida por las arcillas relativamente dulce, o por el aguaasociada al frente de avance de los hidrocarburos.

Petrografa. El tamao y forma de los poros guarda relacin con el de los granossustituidos. Normalmente el tamao es elevado (0,2 a 10 mm) y su variacin moderada.


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El sistema poroso generado es istropo, si bien a mayor escala de estratos puederesultar anistropo. Cuando abunda este tipo de poros o stos presentan tamao elevado,la porosidad que presenta la roca es importante; no obstante, el tamao de sus accesossuele ser pequeo y la conexin entre los poros ms o menos baja. Un modelo porosogranular ideal, requiere porosidades superiores al 30 % para que exista una buena

comunicacin entre sus poros.

En consecuencia, este tipo de poros puede generar rocas con elevada porosidad, perobaja permeabilidad y baja eficiencia en el drenaje, mientras la porosidad no alcancevalores superiores al 30 %.


Poros seudomrficos. Se aplica este trmino a poros mldicos cuando elcomponente sustituido es un cristal generalmente euhedral y autgeno, comocon frecuencia se presenta la dolomita secundaria, el yeso, la anhidrita o la halita

en las rocas carbonatadas. Son poros fciles de identifican por su morfologa ycon frecuencia permiten determinar el componente disuelto del que proceden.

3.7. Fracturas

Localizacin. La porosidad de fractura se presenta formando redes paralelas oconjugadas en las rocas frgiles y homogneas. Son propias de las calizas y dolomascristalinas y en las cretas; en concreto, la porosidad de las calizas cristalinas se atribuyemayoritariamente a este tipo de vacos. Debe tenerse en cuenta que la presencia defracturas en los materiales rocosos depende de la escala considerada; as, es frecuente

que prcticamente no exista en la roca matriz y sea importante a escala de campo. Setrata de una porosidad de fbrica no selectiva.

Gnesis. Las fisuras son secundarias, se generan en etapas ms o menos tardas de ladiagnesis, despus del enterramiento y la litificacin. Suelen presentase asociadas adistintos procesos (pliegues, fallas, domos de sal, disolucin de niveles salinos,sobrepresin de fluidos), estando relacionadas con la tectnica local. Pueden contribuiral desarrollo de otros tipos de poros (por ej: vaculares), ya que facilitan la circulacin defluidos.

Petrografa. Las fisuras forman en redes paralelas o conjugadas, con formas planares

y tamaos muy variables, alrededor de dcimas de milmetro. Su contribucin alvolumen poroso de la roca es muy baja, pero en presencia de otros tipos de vacos lacomunicacin que producen en el sistema poroso es elevada. De acuerdo con sudisposicin espacial, puede generar importantes anisotropas en las rocas.

En consecuencia, la porosidad generada por fisuracin es baja normalmente, aunquemuy importante, ya que supone un incremento de la permeabilidad (sobre todo en rocas

porosas, que presenten los poros mal comunicados), y por su influencia en elcomportamiento mecnico de las rocas.

Variedades y tipos de poros asociados

Poros de brecha.Las fracturas pueden pasar de forma gradual a este tipo de


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poros cuando llevan asociadas el desplazamiento de los bloques. Esta porosidadsuele aparecer asociada al colapso de las capas suprayacentes, debido a distintos

procesos: disolucin, deslizamiento o deformacin tectnica.

Poros de estilolitos. Son espacios vacos que se presentan en dichasestructuras, cuya gnesis puede atribuirse a la existencia inicial de fisuras,circulacin de fluidos y procesos de disolucin por presin en etapas deenterramiento. Su contribucin a la porosidad es muy baja; no obstante,

presentan inters como las fisuras en relacin con la migracin de fluidos y laexistencia de permeabilidades anistropas.

3.8. Poros vacuolares (vug)

Localizacin. Constituyen otro tipo de poros frecuentes en las calizas, caracterizados

por el elevado tamao que pueden alcanzar visibles normalmente a simple vista y porpresentarse sin relacin con la textura de la roca: la porosidad generada es de fbrica noselectiva. Pueden aparecer en todos los tipos de calizas litificadas, es decir que hansufrido en mayor o menor medida procesos de recristalizacin y homogeneizacin.

Gnesis. Son poros secundarios formados fundamentalmente en etapas tardas de ladiagnesis por procesos de disolucin. Suelen presentarse en relacin con procesos demeteorizacin crstica (en climas hmedos, con circulacin de aguas dulces).

Normalmente la disolucin comienza en otros tipos de poros (mIdico, intergranular) y,con frecuencia, la roca muestra poros de tipo intermedio, correspondientes tanto a poros

primarios como secundarios realzados por disolucin.

Petrografa. El tamao y forma de los poros es muy variable. En general, el tamao eselevado a muy elevado (1 mm a 1 m) y la variacin de tamaos muy grande. La formade los poros es muy irregular, con poros equidimensionales a muy alargados(conductos); su grado de comunicacin suele ser bajo. El sistema poroso generado poreste tipo de poros con frecuencia es istropo.

La porosidad y permeabilidad de la roca va a depender del tamao y nmero de porospresentes y de su conectividad. En general este tipo de poros da lugar a rocas de elevadaporosidad y baja permeabilidad.


Cavidades o Cavernas.Espacios vacos que constituyen grandes cavidades ocavernas, ms o menos equidimensionales, debidas generalmente a fenmenosde disolucin. Su tamao puede situarse alrededor de medio metro (por ej: queadmita una persona adulta, que se note el salto del taladro en sondeos).

Conductos o Canales. Se aplica a poros alargados, con notable continuidaden una de sus dimensiones normalmente a veces en dos (su longitud debe serunas 10 veces superior a su seccin). Cuando la seccin de estos espacios vacoses inferior a 60 m se denominan microcanales. Su morfologa es, por tanto, mso menos cilndrica y pueden encontrarse asociados a los anteriores, comoconductos que comunican grandes poros (cavidades).


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4. RELACIN CON LAS FACIES

Las distintas facies sedimentarias asociadas a los diferentes tipos rocosos muestranelevada influencia sobre la porosidad y permeabilidad de las rocas carbonatadas. Estehecho es bien conocido en el campo aplicado; as, en gran medida, los estudios sobre

facies han sido impulsados por la industria del petrleo. Este inters por las facies y surelacin con los tipos petrogrficos es compartido por otros usos y aplicaciones de lasrocas carbonatadas (Flgel, 1982).

De la misma forma que las facies controlan la composicin y textura deposicional, ascomo muchos procesos diagenticos (dolomitizacin, disolucin selectiva, cementacin,etc.), tambin controlan la porosidad primaria y, con frecuencia, la secundaria, cuandosta depende de la primaria (Figura 3).

En este sentido, pueden establecerse las siguientes relaciones: Zonas de plataforma: porosidad intragranular

- intermareal: porosidad fenestral- submareal: porosidad matricial

Arenas oolticas y bioclsticas: porosidad intergranular. Zonas de arrecife: porosidad de bioconstruccin Zonas de talud.

Comparacin de la porosidad entre areniscas y calizas

Resulta ilustrativo comparar la porosidad as como otros elementos petrogrficosentre areniscas y calizas. En primer lugar destaca la elevada porosidad inicial en ambos

materiales, es decir como sedimentos, y despus la mayor reduccin que experimentaesa porosidad inicial durante la diagnesis en las calizas:

Areniscas Calizas Porosidad inicial.. 25 - 40% 0 - 70 % Porosidad final ... 15 - 30 % 5 - 15 % Tipos de poros iniciales.. Intergranulares Inter/Intragranulares Tipos de poros finales. Intergranulares Variados Relacin entre el tamao de poros y granos... Elevada Poca Relacin entre la forma de poros y granos. Negativo Variada Homogeneidad de un cuerpo rocoso.. Elevada Variable Influencia la de diagnesis.. Poca Mucha Evaluacin visual Fcil Variable Relacin con la permeabilidad Buena Variable

5. EVOLUCION DURANTE LA DIAGNESIS.

La porosidad primaria siempre es elevada y a veces supera el 70 % en el depsito. Enrelacin con las facies pueden considerarse valores significativos de porosidad:

lodos de lagoon y barros pelgicos: 70 % arrecife y fragmentos de arrecife: 60 % arenas de ooides o bioclastos: 40%.

La reduccin posterior de la porosidad durante la diagnesis es muy fuerte. De


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acuerdo con la edad de las rocas pueden tomarse como referencia los siguientes valores: rocas modernas: porosidad inferior normalmente al 25 %, calizas pre-terciarias: porosidad inferior normalmente al 3%.

Procesos que favorecen la porosidad (Figuras 4 y 5):

Porosidad primaria elevada.Conservacin de la porosidad primaria:

por cementacin temprana: formacin de un armazn rgido (la cementacinde carbonatos es ms rpida en la zona fretica y en aguas dulces)

en ausencia de compactacin: enterramiento poco profundo por presentar minerales estables por existir barreras de permeabilidad por la entrada de petrleo.

Creacin de la porosidad secundaria:

por disolucin en aguas dulces (en presencia de minerales inestables ladisolucin generan moldes: porosidad mldica) por accin de organismos por cambios mineralgicos: dolomitizacin por expulsin del agua de las arcillas por migracin de petrleo por el desarrollo de fases tensionales, que generan fractura o estilolitos.

Procesos que destruyen la porosidad (Figuras 4 y 5)::

La destruccin de la porosidad est relacionada con la profundidad de enterramientoque alcanza el material y que controla en gran medida su diagnesis (ver grfico:

porosidad / profundidad de enterramiento).

Entre los procesos que intervienen cabe citar:Sedimentacin internaCompactacin mecnicaCementacin tempranaCementacin tardaDisolucin por presin.

La evolucin de la porosidad asociada a los procesos de litificacin tiene unsentido de prdida normalmente, si bien en etapas parciales puede haber gananciarelativa de porosidad.

Etapas y desarrollo de la porosidad:

Sedimentacin: formacin de porosidad primaria. Puede tener lugar en: depsitos de alta energa: poros intergranulares, de bioconstrucciones en relacin con organismos: poros de proteccin depsitos de baja energa: poros fenestrales

Eognesis o diagnesis temprana: prdida muy importante de porosidad.Pueden generarse nuevos poros (porosidad secundaria): poros mldicos, etc.

Mesognesis o diagnesis de enterramiento: prdida de porosidad. En etapasde distensin puede producirse fisuracin.


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Telognesis o diagnesis tarda: creacin ms o menos importante deporosidad (porosidad secundaria): poros vacuolares, fisuras, etc.

6. INTERS DE SU ESTUDIO.

El conocimiento de la porosidad de las rocas carbonatadas, presenta inters tantodesde el punto de vista cientfico como aplicado.

Cientfico. El origen y evolucin de la porosidad es fundamental en el estudio de lasrocas carbonatadas, tanto por su relacin con los procesos formadores de dichas rocas,como en la valoracin de las propias rocas en s mismas, para utilizarlas con findeterminado.

Como se ha indicado, las distintas facies presentan acusadas diferencias de porosidad,que pueden relacionarse con los procesos fsicos y qumicos desarrollados en el

ambiente sedimentario; pero la porosidad es, sobre todo, uno de los parmetrospetrogrficos de mayor importancia durante la diagnesis. La porosidad afecta en mayoro menor grado a todos los procesos diagenticos (micritizacin, compactacin,disolucin, cementacin, recristalizacin, reemplazamiento) y, recprocamente, todosesos procesos la modifican. Esto es debido a que la mayora de los procesos sonconsecuencia de la interaccin que tiene lugar en el seno de la roca entre la parte sliday los fluidos, los cuales estn en los poros, movindose a mayor o menor velocidad porel sistema poroso.

En cuanto a las propias rocas en s la porosidad puede considerarse un componentepetrogrfico de sumo inters, ya que confiere a las rocas unas propiedades: dureza,resistencia, porosidad, permeabilidad, y las hace aptas o muy adecuadas en distintasaplicaciones. Presenta gran inters el estudio de la influencia de la porosidad en elcomportamiento de las rocas.

Relacin de la porosidad con otras propiedades fsicas: Densidad aparente o de la roca seca (d): d= ( 1 n / 100) s Contenido mximo en agua (ws): ws= (no *a) / d

(donde, s: densidad real, de la fraccin slida o de los granosminerales, n: porosidad total, no: porosidad abierta).

Permeabilidad: aumentan con la porosidad y con el tamao de los poros.

Capilaridad (coeficientes de absorcin y penetracin capilar): aumenta con laporosidad y con el tamao de los poros. Capilaridad (altura mxima ascendida): disminuye con el tamao de los poros. Absorcin de agua: aumenta con la porosidad. Hinchamiento: aumenta con la porosidad. Dureza: disminuye con la porosidad. Propiedades mecnicas (resistencia, mdulos): disminuyen con la porosidad. Propiedades dinmicas (velocidad, mdulos): disminuyen con la porosidad. Propiedades trmicas (expansin, conductividad): disminuyen con la porosidad.

Aplicado. Pueden sealarse diversos aspectos aplicados de las rocas carbonatadas, en

los que la porosidad es el parmetro que presenta mayor inters.


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Como almacn de fluidos: reservorios de petrleo, de gas natural, acuferos. As,por ejemplo, el 40% del petr6leo que se extrae proviene de rocas carbonatadas.Tambin pueden presentan gran inters como acuferos.

En la gnesis de los yacimientos minerales hidrotermales. Los yacimientos

formados a partir de fluidos de baja temperatura, que aprovechan la porosidad decalizas y dolomas para utilizarlas como roca encajante (yacimientos de Pb-Zn:galena, esfalerita).

En geotecnia y rocas industriales, la porosidad suele ser el parmetropetrogrfico que muestra mayor influencia en las propiedades fsicas ya vecestambin en las qumicas de las rocas. Es por tanto un factor fundamental a lahora de valorar el comportamiento de las rocas, o la adecuacin de suutilizacin. En particular, todos los procesos de alteracin de los materialesrocosos dependen en ltimo extremo de dos hecho: presencia de agua en elambiente y existencia de poros en las rocas.

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