propiedades de los sedimentos

Universidad Autónoma Juan Misael Saracho

Facultad de Ciencias Integradas de Villamontes

Ingeniería del Petróleo y Gas NaturalSEDIMENTOLOGÍA

Propiedades de los sedimentos y de las rocas sedimentarias

Docente: Ing. Jose Ernesto Bautista Rodas

CICLO DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

PROCESOS SEDIMENTARIOS

METEORIZACIÓN (INTERPERISMO)

WEATHERING

- Producida por agentes atmosféricos

- Actúan sobre la roca madre (degradación)

- Pérdida parcial de minerales inestables químicamente

- Resultado: Suelo (formación in situ) y regolito


METEORIZACIÓN

- Met. Intensa: alta pérdida

- Met. Moderada: baja pérdida

PROCESOS SEDIMENTARIOSFactores físicos: 1. Descompresión, 2. Termoclastia, 3. Gelifracción, 4. Haloclastia

Factores químicos: 1. Oxidación, 2. Disolución, 3. Carbonatación, 4. Hidratación, 5. Hidrólisis (arcillas)

- Dependencia del clima

- Interrelación con la cubierta vegetal y microorganismos (condicionantes)


TRANSPORTE

- Producido por agentes tales como el viento, corrientes de agua, gravedad

- Transporte de sedimentos desde un área fuente hacia un área de depositación

- Pérdida de materiales mecánicamente inestables


TRANSPORTE

- Produce la mezcla de sedimentos, el redondeamiento de las partículas y selección de los sedimentos


DEPOSICIÓN O DEPOSITACIÓN

- Cuando cesan las fuerzas de competencia durante el transporte, hay sedimentación por decantación o en forma mecánica

- Estratificación: Se produce debido a la depositación

- Clasificación por tamaño y densidad de los granos (selección o sorting)

- Adición de especias químicas, precipitación de minerales que pueden funcionar como cemento


DIAGÉNESIS

- Primeros fenómenos de transformación de los sedimentos para ser roca consolidada (Litificación)

Litificación:

1. Cementación: Autigénesis de minerales (mineral originado en la roca donde se encuentra) y cementación de los granos

2. Compactación: Compactación del depósito, se produce la reducción de espacios

COMPOSICIÓN MINERAL DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

MINERALES TERRÍGENOS

- Siliciclásticos o silicoclásticos, detríticos, son minerales transportados, granos originados fuera del sitio de sedimentación

MINERALES QUÍMICOS

- Aloquímicos: Minerales transportados

- Ortoquímicos: Originados in situ

FACTORES QUE CONTROLAN LA ABUNDANCIA DE LOS MINERALES TERRÍGENOS

1. Disponibilidad: Está en función de la presencia y abundancia del mineral en el área de origen (área fuente)

Ej: - No se puede formar una arcosa (arenisca feldespática) desde un área fuente constituida por calizas

- Desde un área con granitos pueden formarse areniscas cuarcíferas

- Carencia de feldespatos en rocas sedimentarias puede deberse a procesos climáticos (en clima húmedo, destrucción de feldespatos), o bien a la falta de disponibilidad de los mismo en el área fuente (presencia de filitas, esquistos, etc.)


2. Durabilidad Mecánica: Resistencia de los minerales a la acción destructiva debido a los golpes o a la abrasión que contribuyen a la reducción del tamaño de los granos

- Favorecida por: a. Carencia de clivaje y b. alta dureza

- La abrasión prolongada elimina selectivamente los minerales blandos y frágiles


3. Estabilidad Química: Resistencia de los minerales a la alteración química.

- Depende de la naturaleza del mineral

- EL orden de estabilidad de los minerales es inverso a la escala de Bowen

- Los condiciones químicas dominantes pueden alterar el orden predeterminado

Escala de Todd (orden de estabilidad de los minerales terrígenos)

También por precipitación directa (autígenos)

+ estable

- estable


ESTABILIDAD DE MINERALES PESADOS

Ultraestables: Circón, rutilo, turmalina

Estables: Apatito, estaurolita, magnetita, biotita, granate (pobre en hierro), monacita, ilmenita

Mod. Estables: Cianita, granate (rico en hierro), sillimanita, esfeno, zoisita

Inestables: Hornblenda, actinolita, augita, diópsido, hipersteno, andalucita

Muy inestable: Olivino

PROPIEDADES DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS

- Propiedades definidas en función de:

a. Tamaño de los granos

b. Forma de los granos

c. Orientación de los granos

d. Empaque

e. Composición Mineralógica

Propiedades texturales

TEXTURA

Se define por la características de los componentes de la roca o sedimento (granos mayores, matriz y cemento) y por la relación que guardan entre sí.

Importante es diferenciarla de la Estructura Sedimentaria, que muestra los rasgos mayores de un depósito (estratificación, ripples, marcas de lluvias, etc.) y nos indican como se depositó, ambiente de depositación y condiciones de transporte

Texturas sedimentarias:

a. Clástica

b. Cristalina


TEXTURA CLÁSTICA

a. Clastos mayores: Fragmentos más grandes de la roca, su división está basada en el tamaño de los mismos. Ej: gravas, arenas, limos, arcillas

b. Matriz: Fracción detrítica relativamente fina que forma una masa homogénea y suele ocupar los espacios dejados por los granos mayores. Relleno producido por acción mecánica

c. Cemento: material autígeno coligante generado por precipitación química debido a la circulación de aguas freáticas sobresaturadas y es el elemento que le da rigidez al sedimento para convertirlo en roca. Minerales más comunes que actúan como sedimento son la calcita, sílice, óxidos hidratados de Fe, etc.


Cemento

Matriz

Clastos

DIFERENCIACIÓN SEDIMENTARIA

Segregación de diferentes tamaños y composiciones debida a la meteorización (acción química) y el transporte (acción mecánica). Este proceso puede comprender más de un ciclo sedimentario

MADUREZ TEXTURAL

Grado de diferenciación que alcanzan los granos de un sedimento con respecto al material de origen

Determinado por:

1. Grado de Redondeamiento

2. Grado de Clasificación

3. Contenido de Matriz


MADUREZ TEXTURAL

1. Grado de Redondeamiento

2. Grado de Clasificación

(selección o sorting)

3. Contenido de Matriz

Poca matriz Abundante matriz


MADUREZ TEXTURAL

Folk (1951) (para arenas):

- Grado en que una arena es libre de arcilla intersticial, y es bien redondeada y bien clasificada

- Distingue 4 etapas en la madurez textural: 1. Inmadura, 2. submadura, 3. madura, 4. supermadura

- Clasificación basado en la idea que durante el transporte las partículas de arcilla son removidas primero, y luego se selecciona el esqueleto de granos que se redondean mucho más tarde

- Madurez Textural: Relacionar el lavamiento y la abrasión por las corrientes, con la clasificación y el redondeamiento. Sin embargo, el ambiente deposicional final es el que controla la madurez textural

- Lavamiento: Sedimentos expuestos en un medio sedimentario que son retrabajados. Si los granos más finos se van y quedan los gruesos, el grado de lavamiento es elevado


MADUREZ TEXTURAL

- Depende de dos factores:

1. Grado de competencia del agente de transporte (tamaño y redondeamiento de los grano): Capacidad del agente de transporte para acarrear material (capacidad de carga). Un medio más competente acarrea granos más gruesos

2. Energía del medio de sedimentación (lavamiento después de la depositación): Depende del hidrodinamismo, hecho que determinará si el sedimento puede ser aventado o lavado. A. Hidrodinamismo alto, los sedimentos finos son constantemente transportados siendo removidos de la zona de depositación, siendo la roca resultante ausente o con escasa matriz. B. Hidrodinamismo bajo, escasa capacidad de lavamiento del sedimento fino, resultado es roca con matriz abundante


MADUREZ TEXTURAL

- En consecuencia se tiene que:

1. Un sedimento de granulometría homogénea y bien redondeado se dice que es texturalmente maduro. Concepto que se desarrolla paralelamente al de madurez mineralógica

2. La porosidad primaria y la permeabilidad crecen con la madurez textural


MADUREZ TEXTURAL

-Diagrama de flujo para la determinación de la madurez textural

Paso 1 (matriz)

Contenido de arcilla (material micáceo <30, excluyendo material autígeno)

a) Si es más del 5%, la arena es inmadura

b) Si es menos del 5%, lo determina la selección


MADUREZ TEXTURAL


Paso 2 (selección)

Grado de clasificación

a) Si la desviación estandar es mayor que 0.5 F (moderada a mala) es submadura

b) Si la desviación es menor que 0.5 F, lo determina el redondeamiento


MADUREZ TEXTURAL


Paso 3 (redondeamiento)

a) < 3.0 (subangulosa) es madura

b) > 3.0 (redondeada) es supermadura


MADUREZ TEXTURAL

- En consecuencia se tiene que:

1. Buena Selección:

a. Repetido retrabajamiento de corrientes de moderada intensidad (alta intensidad se lleva todo)

b. Mientras más tiempo de transporte, mayor oportunidad para la selección

2. Mala Selección:

a. Arenas sometidas a cortos episodios de transporte en masa


INVERSION TEXTURAL

Falta de correspondencia entre los parámetros que indican la madurez textural (redondeamiento, grado de clasificación y contenido de matriz) en una roca clastica

Ejemplos:

1. Abundante matriz en un esqueleto bien clasficado o de granos bien redondeados. Puede indicar mezcla de sedimentos de dos niveles energéticos distintos (sedimentos de medios agitados que se depositan en medios tranquilos)

2. Esqueleto mal clasificado formado por granos bien redondeados. Arenisca más antigua que se ha erosionado para formar un nuevo sedimento

3. Granos de cuarzo redondeados junto a granos de caliza angulosos

* Zonas tectónicamente estables presentan más sedimentos bien clasificados respecto a zonas activas


MADUREZ MINERALÓGICA

Grado de diferenciación entre la asociación de minerales que presenta el sedimento con respecto al material de su área fuente

INDICE DE MADUREZ

Medida del desarrollo de un sedimento en el sentido de la estabilidad química (escala de Todd). Un sedimento se denomina composicionalmente maduro cuando sólo contiene las especias mineralógicas más estables y es relativamente deficiente en óxidos hidratados (son más móviles)

RECORDAR QUE:

Madurez Textural: Relación entre los granos

Madurez Mineralógica o Composicional: Relación entre los minerales


RELACIÓN ENTRE MADUREZ TEXTURAL Y MINERALÓGICA

(sólo para rocas clásticas de tamaño arena o más grande)


DISTRIBUCIÓN DE LAS ROCAS SEDIMENTARIAS SEGÚN SU MADUREZ


TEXTURA CRISTALINA

Texturas de las rocas químicas, las que presentan minerales entrelzados. La descripción de estas texturas se utilizan términos similares a los de las rocas ígneas y metamórficas

Ejemplos de texturas cristalinas:

Textura Porfiroblástica

Textura Granuda o Granular

Textura Microcristalina

Textura Criptocristalina

Textura Oolítica

Textura Pisolítica

Textura Coloidal


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