UNIVERSIDAD NACIONAL DE LA PLATAFACULTAD DE CIENCIAS NATURALES Y MUSEO

REVISTA DEL MUSEO DE LA PLATA(NUEVA SERIE)

COMPOSICION NORMATIVA y CLASIFICACIONDE ROCAS PELITICAS

Se da a conocer un método normativo de clasificación de rocas pelíticasbasado en su composición química mayoritaria (SiO" ALO" Fe-..O",MgO, CaO,Na,O, K:O, P,O. y CO,).

El procedimiento propuesto presenta dos modelos de norma, con o sin es-mectita. En ambos modelos los contenjclos de K,O pueden ser asignados a Oltosao a illita.

La clasificación de las pelitas está basada en las proporciones normativasde argilominerales, cuarzo y fesdespatos. En ella se reconocen nueve variedadescomposicionales, las que se pueden representar en un diagrama triangular.

Se discute el valor de los estudios qlÚmicos composicionales en la interpre-t'1ción genética de sucesiones y rocas pelíticas.

NORl\IATIVECLASSIFlCATIOKOF PEL1TICROCKS.- A normative classificationoi pelitic rocks based on the proportion of major components (SiO" AI,O" Fe,O"MgO, Cao, Na,O, K,O, P,O. and CO,) is presented in this paper.

The proposecl procedure includes two models of norm calculation: smectitepresent and smectite absent. In hoth models the content of K,O can he lIsed todetermina te orthoclase 01' ilJite.

The pelitic rack classificationis based upon the relative contents in norma-tive clay minerals,quartz and feldspars. Nine compositionalrock-types,whichare clearlydefined in a triangulardiagramwere recognized.

The importance of chemical compositionstudies in the interpretation ofpelitic rocks is also discussed.

Pelitic rocks, Normative classification.

Una reVlSlOnbibliográfica de los trabajos desarrollados en los últi-mos años en el campo de las investigaciones sedimelltológicas, muestraclaramente una creciente preocupación por los aspectos químico-compo-sicionales de los materiales en estudio y su posible vinculación con am-bientes de depositacióll y ambientes tectónicos. Es evidente que esta ca-racterística metodológica está íntimamente relacionada con el desarrolloen las dos últimas décadas, de técnicas analíticas -tales como la fluo-rescencia de rayos X, la absorción atómica y más recientcmente la es-pectrometría de emisión de plasma de argón- que han permitido laobtención de datos composicionales caracterizados por una mayor exac-titud, precisión y celeridad.

Una característica importante de la problemática sedimentológicaes el interés constante que se observa por desarrollar esquemas clasifi-catorios del material. Dentro del campo de las rocas pelíticas los mé-todos más tradicionales están basados fundamentalmente en sus carac-terísticas texturales y mineralógicas (Bathia, 1985). Sin embargo, sonLien conocidas las serias dificultades con que tropieza la metodologíaempleada en el análisis cuantitativo de sedimentos de grano fino. Lastécnicas más desarrolladas como difracción de Rayos X y análisis tér-mico diferencial revelan la naturaleza de los. principales minerales pre-sentes pero, en el mejor de los casos, sus valores son semicuantitativos.Shaw y Weaver (1965) en un estudio comparativo de técnicas deter-minativas en pelitas, encuentran por microscopía contenidos sustancial-mente deprimidos de cuarzo y feldespatos.

Englund y Jorgensen (1973) proponen para este tipo de rocas unaclasificación basada en la composición química y definida en funcióndel contenido de ciertos componentes mayoritarios tales como A1203, FeO,MgO, CaO, Na20 y K.20. Estos autores ponderan las variaciones de lacomposición química en términos de índices de meteorización.

Con todo, a diferencia de la geoquímica ígnea, la geoquímica derocas sedimentarías no se ha distinguido por el desarrollo generalizadode procedimientos vinculados con el estudio e interpretación de las va-riables químicas que puedan aplicarse a la. caracterización de series dis-tintas de un mismo tipo litológico.

El objetivo de la presente contribución es desarrollar un método

de clasificación de rocas pelíticas basado en su composición mineralnormativa obtenida, a su vez, del contenido de componentes químicosmayoritarios. Se dispondrá así, sin excesivo esfuerzo, de una herramien-ta sumamente útil que podrá ser empleada en la comparación químicade grupos de muestras, y en la caracterización e interpretación de rocasy sucesiones pelíticas.

La clasificación de rocas pelíticas que aquí se propone está baosada en el siguiente esquema:

A) Análisis químico: determinación de los contenidos porcentua-les de Si02; Al~03; FeZ03 (total); MgO; CaO; Nu.20; K20; PZ05 YCOz, eventualmente 503,

B) Cálculo de la norma: aplicación del procedimiento de acuerdoa un esquema definido según la real o probable composición minera-lógica.

C) Clasificación de las muestras: representaclOn de los distintosespecímenes en un diagrama triangular construido a partir de los con-tenidos de arcillas, feldespatos y cuarzo.

A) ANÁLISIS QUÍMICO

(Según Shapiro, 1952; Merodio y Martínez, 1985)A los efectos del desarrollo de los cálculos normativos solamente se

requieren los contenidos de los componentes arriba mencionados. No esnecesario disponer de los tenores individuales de FeZ03 y FeO: el datoempleado en la norma es el de hierro total, expresado como FeZ03. Tam-poco figuran los componentes volátiles, con la excepción de COz, ni losminoritarios TiOz y MnO. Cuando la muestra contenga sulfatos se in-cluirá el dato de 503•

B) COMPOSICIÓN NORMATIVA

a) Comentario generalEl procedimiento empleado para el cálculo de la compOSlClOnnor-

mativa de las rocas sedimentarias es muy versátil. Su esquema generalha sido desarrollado entre otros por Imbrie y Poldervaart (1959), Ni·cholls (1962) y Garrels y Mackensie (1971). A partir de esta últimapropuesta se presenta en este trabajo un esquema más completo quepuede adaptarse en función de la identificación mineralógica que pre-viamente ha sido efectuada o de la que se considera como la más pro-bable. La norma no necesariamente tiene que coincidir con la composi.ción modal de la muestra, pero de cualquier manera provee un resul-

tado más o menos ajustado a la realidad, permitiendo la comparaClOnde rocas sobre bases mineralógicas estandarizadas. Diferencias y. mode-los evolutivos en la mineralogía normativa de un tipo a otro de roca,según variaciones de los contenidos de sus componentes químicos, proveeindicios importantes respecto de la génesis e historia del material quese estudia.

Un primer aspecto a considerar en la determinación de la compo-sición normativa de las rocas pelíticas consiste en la definición de lasfórmulas químicas promedio de los principales minerales de las arcillas.

Si se intenta desarrollar un procedimiento de cálculo normativo cu-yos resultados resulten estrechamente coincidentes con la composiciónmodal, es imprescindible contemplar las posibles sustituciones diadóci-cas que caracterizan a muchos argilominerales. De éstos solamente lacaolinita no muestra una tendencia manifiesta a dicho fenómeno lo queconduce a una estrecha coincidencia entre su fórmula teórica y real.La illita, clorita y esmectitas, por el contrario, se caracterizan por unagran capacidad de sustitución catiónicas en sus enrejados cristalinos,tanto en sus posiciones tetrahédricas como octahédricas, acompañadosde fenómenos de intercambio iónico surgidos como consecuencia dedesequilibrios de cargas que sufren las distintas estrncturas. Todo elloexige un estudio detallado de las ca racterísticas estructurales de cadauno de estos minerales, el cual se expondrá a continuación.

Weaver y Pollar (1973) han calculado a partir de la composlclOnquímica, la fórmula estructural promedio de 24 illitas aplicando el mé-todo de Ross y Hendricks (1945). Sus resultados son los siguientes:

Al octahédrico:

Fe(3+) octahédrico:

Fe(2+) octahédrico:

Mg octahédrico:

Al tetrahédrico:

Si tetrahédrico:

ea entre capas:

Na entre capas:

K entre capas:

1,531

0,225

0,035

0,283

0,600

3,405

0,046

0,032

0,615

SiO~Al~OaK~OFe~03(total)MgONa~OCaO

54,7528,907,705,503,000,270,69

La carga negativa dc la poslclUn tetrahédrica provocada por la sus-titución de Al por Si es compensada con la incorporación de K entrecapas, en tanto que la carga negativa octahédrica (Mg por Al) deter-mina la adsorción de Fe( 3+), Mg, K, Ca y/o Na. Estos autores tam-bién señalan que la meteorización de feldespatos en ambientes conti-nentales conduce a la formación dc iHitas con bajos tenores de MgO(entrc 1 y 1,50 %), en tanto que las arcillas de ambientes marinos seloaractcrizan por valores más elevados de dicho componente (3 a 3,50 %).

Nadeau y Bain (1986) efectuaron el análisis químico y calcularonlas fórmulas estructuralcs de 13 arcillas iHíticas provenientes de ben-tonitas cretácicas, devónicas y ordovícicas, así como de areniscas jurá-sicas y pérmicas. Encontraron que las cargas tetrahédricas variaron entre0,4 y 0,8, en tanto que de acuerdo a las cargas octahédricas las illitasfucron divididas cn dos tipos: fengítico (con valores entre 0,2 y 0,4),Y muscovítico (mcnores dc 0,12). Los contenidos de K~O de las mues-tras analizadas variaron de 4 % a 9 %, los de MgO desde trazas a4 %, con promedio dc 1,95 %, y los de Fe~03 total desde trazasa 7 %. Estos autorcs señalan un valor promedio de 1,75 átomos de Alen posición octahédrica, cifra sensiblemente más elevada que la presen-tada por Wcaver y Pollard (op. cit.). Los contenidos atómicos de Altetrahédrico aportados por ambos grupos de investigadores, en cambio,son totalmente coincidentes (0,60). El Mg siempre ubicado en posicio-nes octahédricas mostró una variabilidad muy marcada, desde ausenciatotal (una muestra) hasta 0,38 átomos, en estrecha correlación con suscontenidos porcentualcs en peso sumamente dispersos.

En función de los valores aquí señalados se puede estimar una fór-mula promedio de la illita que pretende ser lo más l'epresentativa po-sible:

KO,Go(Ah,GO'MgO,18' Fe~~~:JO,lS(-)(Alo,(;o, Si3,.10)011

Las cargas negativas (0,18) producto de la sustitución de Mg porAl son compensadas por el mismo Mg, el Fe(3+) y el Na definiendoasí la siguiente fórmula final:

NaO,05I O,GO(Ah,Go, MgO,20'FeO,2:')(Alo,Go,Si3,40)011 o sea0.025 Na20 0,30 K20 " 1,10 AbO;¡ " 0,20 MgO " 0,125 FeZ03 .

3,40 Si02 P.M.: 374,17

Los contenidos de los componentes de acuerdo a esta expresión sonlos siguientes:

Si02(%):Ab03(%):K20(%):FezOg(%):MgO(%):Na20(%):

54,5829,977,555,332,160,41

Foster (1962) calculó las fórmulas estl"ucturales de numerosas clo-ritas y encontró que el contenido de Si varía entre 2,34 a 3,20 por cada4 posiciones tetrahédricas, siendo reemplazado por Al. Este autor tam-bién concluyó que el Al octahédrico que compensa el desequilibrio decargas de las posiciones tetrahédricas, puede alcanzar valores menoresque el tetrahédrico. En tal caso la deficiencia se anula con la incorpo-ración de Fe(3+). Con todo, en la mayoría de los resultados aportadospor Foster (op. cit.) el Al octahédrico predomina sobre el Fe( 3+ ).

Ball (1966) calculó las fórmulas estructurales de 26 cloritas degrano fino (fracción arcilla) provenientes de distintos suelos y encontróque el Al tetrahédrico varió de 1,0 a 1,7. Por su parte el Fe octahédricototal, esto es el Fe(2+) que sustituye al Mg y el Fe(3+) que lo hacecon el Al, alcanzó cifl"aScomprendidas entre 0,8 y 2,4 con prevalenciade valores menores de 1,6. El análisis químico efectuado por este autorpl"odujo la siguiente fórmula estructural (base anhidra):

A. los fines del cálculo práctico de la norma y respondiendo a unaestructura semejante, se postula la siguiente fórmula estructural de laclorita:

(Mg3,Z3' F¿,;o) (Alo,o5, Fe~;ú) (Al, Si3)Ou o sea:3,25 MgO " 1,30 FeO" 0,175 FeZ03 " 0,975 Alz,03 3SiOz

P.M.: 531,57

Si02(% ):MgO(%):AI203(% ):FEO(%):Fe203(% ):(Fe203<TJ (%):

33,9024,6518,7017,505,26

24,69)

De acuerdo a Grim y Kulbicki (1961) existen dos tipos de mont-morillonitas que difieren primordialmente en la cantidad de Mg octa-hédrico que poseen sus estructuras: el tipo Chelo que tiene aproxima-damente el 25 % del Al reemplazado por Mg (promedio 0,55 del totalde 2,00 de posiciones octahédricas) y el tipo Wyoming con mucho me-nos Mg octahédrico (promedio 0,19 del total de 2,00) o

Por otra parte, el análisis quimico y estructural promedio de 101montmorillonita-beidellitas ha definido los siguientes valores de su fór-mula estructural (Weaver y Pollard, opo cit.):

Si tetrahédricoAl tetrahédrico

3,8370,158 (aprox. 4 % del total de posiciones

tetrahédricas)Al octahédricoMg octahédricoFe (total) octahédricoea adsorbido (intercambiable)

Na adsorbido (intercambiable)K adsorbido (intercambiable)

1,4920,3540,1940,0070,0100,004

Puede observarse que el valor del Mg (O,354) es ligeramenle me-nor que el promedio de los dos tipos de montmorillonita arriba citados(0,37) y que el Fe total octahédrico (0,194) representa alrededor del10 % del total de posicioneso Además importante es señalar que el Alque reemplaza al Si tetrahédrico no supera el 4 % del total de esa po-sición. En este sentido, Nadeau y Bain (op. cit.) encuentran valoressemejantes en 12 esmectitas provenientes de bentonitas cretácicaso

En función de estos loesultados pueden arribarse a algunas conclu-siones a los efectos de definir la fórmula quimica promedio de las es-mectitas:

l. -- Despreciando el valor de Al tetrahédrico y en honor a la SIm·plificación, se computa todo el Al como octahédrico.

2. -. Se consideran las siguientes proporciones de los disti ntos ca-tiones involucrados en las posiciones octahédricas:

Al 1,43Mg 0,37Fe 0,20

3. - De acuerdo a lo anteriormente expresado se define la siguientefórmula química para las esmectitas:

3+0,37 Na (Ah,4~' Mgo,37' Feo,~o)( Sil )0" o sea

0,185 Na10 . 0,715 Al~OR . 0,37 MgO . 0,10 Fe~OR4 SiO~ P.M.: 355,48

La composición porcentual es la siguiente:

SiO~ (% ): 67,58Al~O:¡ (%): 20,50Fel0;¡ (%): 4,49MgO (%): 4,20Na~O (%): 3,23

En esta expreslOn se ha contemplado la neutralización de la carganegativa de la estructura octahédrica (0,37), incorporando al elementoNa como componente adsorbido entre capas.

En la naturaleza, este fenómeno tiene existencia real y las partícu-las de arcilla eléctricamente cargadas se neutralizan a través de procesosde adsorción de diferentes cationes tales como Ca, Mg, Na, K, H, etc.En ambientes de agua dulce el Ca es el catión intercambiable dominante(Keller, 1964), en tanto que el Mg predomina en arcillas dispersas deambientes marinos (Carroll y Starkey, 1960). Experiencias efectuadasen 1964 por Hanshaw mostraron que en arcillas compacta das de am-bientes marinos el Na reemplazaba a Mg.

Este comportamiento tan particular hace sumamente dificultoso es-tablecer un modelo para el proceso de adsorción. Sin embargo sobre labase de cálculos tentativos efectuados con muestras de composición quí-mica y mineralógica conocidas, y buscando soluciones simplificadas, seha optado por elegir al Na como elemento de ajuste.

Uno de los atributos esenciales de la norma propuesta es que per-mite seguir diversas alternativas de acuerdo a la composición minera-lógica cualitativa de la roca pelítica. Se desarrollan así dos modelos de

norma: el "Modelo A aplicado a muestras caracterizadas por la ausenciade esmectita, y el Modelo B que contempla la presencia de arcillas ex-pansivas. Además en ambos casos existen dos posibilidades de transfor-mar el contenido de K~O: en O1·tosa (Modelos A-l y B-l) o en illita(Modelos A-2 y B-2).

Un aspecto importanle en la definición del modelo normativo esestablecer las proporciones de MgO que han de ser destinadas a la con-formación de la illita, clorila y esmectita, una vez que ha sido consti-luida la molécula de magnesila si la hubiere.

Si la muestra se encuadra en el Modelo A-l (ausencia de esmec-lita y de illita) , está claro que todo el contenido de MgO se destinaráa la clorita y el problema queda así fácilmente resuelto.

Para los otros tres modelos, en cambio, es necesario establecer me-canismos que conduzcan a soluciones factibles y coherentes.

Si la muestra responde al Modelo A-2 (con clorita e illita) el pro-cedimiento a seguir consiste en comenzar asignando MgO a la illita te-niendo en cuenta su relación con K~O, el cual es totalmente destinado aeste mineral. El MgO remanente es entonces empleado en armar la mo-lécula de clorita.

En el Modelo B-l (con clorita y esmectita), un ajuste normativo su-mamente práctico consiste en asignar a cada mineral partes iguales deMgO. Generalmente esta es una solución que responde a la realidad com-posicional de la roca, teniendo en cuenta quc la proporción mayor delMgO en la clorita respecto a la esmectila (5 a 6 veces, según contenidosde sus fórmulas promedios), es compensada en la mayoría de los ca-sos por contenidos de clorita mucho menores que los de arcillas expan-sivas en la .roca pelítica. Sin embargo si se desea un ajuste normativomás real deberá conocerse mediante un ensayo rápido por difracciónde rayos X la relación existente entre los contenidos de estos dos mi-nerales, y proceder en consecuencia, teniendo siempre presente queMgO % (clorita) MgO % (esmectila) alcanza valores promedios entre5 y 6.

En el caso extremo en que la muestra responde al Modelo B-2 (conclorita, mita y esmectita,), se comienza asignando MgO a la illita deacuerdo al contenido de K:¡O destinado a este mineral. La proporciónremanente de MgO se distribuye entrc clorita y esmectita de acuerdo alesquema descripto anteriormente.

1. - Se recalcula el análisis químico llevando a 100 % la sumade los siguientes componentes (base anhidra): SiO~; Al~O:¡; Fe20a (to-tal); MgO; CaO; Na20; K~O; P~O.·. y CO~ (eventualmente S03)'

2. - Los contenidos porcentuales de los óxidos así obtenidos, setransforman en sus contenidos molares porcentuales dividiendo cadaóxido por su peso molecular.

3. - Los contenidos molares son luego distribuidos entre mineralesnormativos del modo siguiente:

3.1. Todo el PzOG se calcula como apatita de acuerdo a:10 CaO + 3 PzO~ = CalOPG015 (1)

3.2. Todo el COz se transforma en calcita de acuerdo a:CaO + COz = CaCOg (2)

3.3. El CaO remanente de 3.1 Y 3.2 se destina a anortita:CaO + AlzOg+ 2 SiOz = CaAlzSizOs (3)

3.4. Si en 3.2 no existe cantidad suficiente de CaO para satis-facer a la reacción (2), se destina todo el CaO a la formaciónde calcita y el exceso de COz se transforma en magnesila:MgO + COz =MgCOg (4)No existe en la roca anortita r.ormativa.

3 . 5. El exceso de MgO se combina con cantidad suficien le deAlzOg, FezOg y SiOz para formar clorita:

FezOg(t)AlzOgSi02

= MgO xO,25= MgOx 0,30=MgO x 0,92

3.6. Todo el contenido de NazO se transforma en albita según:1/2 NazO + 1/2 AlzOg + 3 SiOz =NaA1SigOs (6)

3.7. Todo el KzO se destina a la formación de O/·tosa:1/2 KzO + 1/2 AlzOg+ 3 Si02,= KA1SigOs (7 )

3.8. Con el AlzOg remanente después de contabilizar el consumidoen las etapas 3.3, 3.5, 3.6 Y 3.7, pueden seguirse dos ca-minos:

3 . 8 . l. Si el contenido de SiOz remanente (obtenido por di-ferencia entre el total y el consumido en las etapas3.3,3.5,3.6 Y 3.7) supera en dos veces al deAlzOg, se convierte todo el AlzOg que no ha reaccio-nado en las etapas anteriores en caolinita:

3.8.2. Si el contenido remanente de Si02 es inferior a dosVf;ces el de AbOa, se transforma toda la Si02 encaolinita y el exceso de AbOa se lo expresa comocorindón.

3. 9. Si se ha procedido según 3. 8 . l. el exceso de Si02 se lo ex-presa como cuarzo.

3.10. El Fe20a remanente es transformado en hematita.4. - Finalmente se obtienen los contenidos porcentuales en peso

de los minerales normativos multiplicando el contenido molar de unode los componentes de cada mineral (Si02 para los silicatos, CO2 paralos carbonatos y P20;¡ para apatita) por un coeficiente característico decada mineral, y que figura en la penúltima columna de l~ tabla de pro-cedimiento de cálculo (CL Tabla 1). Este coeficiente se obtiene divi-diendo el P.M. del mineral por el número de moles interviniente delcomponente seleccionado.

La tabla 1 muestra este procedimiento de cálculo para el modeloarriba desarrollado, aplicado a la pelita promedio de Clarke (1924) .

.11odelo A -2: A usencia de esmectita y con illita normativa

Se pl'ocede de acuerdo al Modelo Al hasta la- etapa 3.4 inclusive.Se continúa según el siguiente esquema:

3.5. Todo el K20 se destina a la formación de illita, combinán-dose con cantidades definidas de AI20a, Fe20a, Na20 y Si02de acuerdo a la fórmula siguiente:

Las proporciones son:

a20 = K20 x 0,08Al203 = K20 x 3,66MgO = K20 x 0,66Fe20a = K20 x 0,42Si02 = K20 x 11,33

3 . 6. El contenido remanente de MgO se destina a la clorita, com-binándose con cantidades de AI20<l, Fe20a y Si02, de acuer-do a:

Fe20a(T) = MgO x 0,25Al20a = MgO x 0,30Si02 = MgO x 0,92

3.7. Todo el a20 se transforma en albita de acuerdo a:1/2 Na20 + 1/2 Al20a + 3Si02 = NaAlSiaOg

Se procede de acuerdo al Modelo A-l hasta la etapa 3.4 inclusive.Se continúa según el siguiente esquema:3.5. La mitad del contenido remanente de MgO (o la proporción

definida por la relación clorita 'esmectita en la muestra, sise conociera), se destina a la formación de clorila, combi-nándose con cantidades de AI20x, Fe203 y Si02 de acuerdo a:

Fe203 =MgO x 0,25Al201 =MgO x 0,30Si02 =MgO x 0,92

3. 6. El remanente de MgO es empleado para formar esmectita, deacuerdo a la siguiente fórmula:

Na",:l7 (Ah.43, Mgo,3i, FeO,20) Si4011 (10)Las proporciones de cada componente son:

Na20 =MgO x 0,50A120:1 =MgO x 1,93Fe20:1 =MgO x 0,27Si02 =MgO x 10,81

3.7. El remanente de Na20 se destina a la fOl'mación de albita:

1 '2 Na20 + 1 2 A120x+ 3 Si02 = NaAlSi10H

Se continúa según el Modelo A-l desde 3.7 hasta la etapafinal.

Se procede de acuerdo al Modelo A-l hasta la etapa 3.4 inclusive.Se continúa según el siguiente esquema:

3.5. Todo el contenido de K20 se destina a la formación de illi-la, combinándose con cantidades de Ab03, MgO, Fe203, Na20y Si02 según las siguientes proporciones:

Na20 = K20 x 0,08Al201 =K20 x 3,66MgO = K20 x 0,66Fe20:1 = K20 x 0,42Si02 = K20 x 1l,33

3.6. La mitad dcl contenido remaflente de MgO (o la proporClOndefinida por la relación cloriLa 'esmectita en la muestra, sise la conociera), se destina a la formación de clol'ita, comb.;·

nándose con cantidades de AbO~, FC~03 y SiO~ de acuerdo a:

Fe:!O:l = MgO x 0,25AI:!03 = MgO x 0,30SiO:! =MgO x 0,92

3 . 7. El remanente de MgO es empleado para formar esmecíi-la, combinándose con cantidades de Na:!O, Ab03, Fe203 ySiO:! de acuerdo a:

Na:!O = MgO x 0,50AbO:l =MgO x 1,93Fe~O:1 1= MgO x 0,27SiO:! =MgO x 10,81

3.8. El remanente de Na:!O se destina a la formación de albtia:1/2 Na:!O + 1 /2 AI~03 + 3 SiO:! = NaAISi30H

Se prosigue de acuerdo al Modelo A-1 desde 3.8 hasta el final.

La Tabla 2 presenta un ejemplo de cálculo empleando este modelo:y aplicado a la determinación de la composición normativa de la mues-tra promedio de la Pelita Pierre (Great Plain, USA) analizada porTourtelot (1962).

A los efectos de verificar el funcionamiento de la norma propuestase ha procedido a aplicarla a diferentes rocas pelíticas de composicionesquímica y mineralógica conocidas. Se han ensayado tres grupos de cua-tro muestras cada uno, seleccionando las mismas según el criterio d~abarcar la máxima dispersión composicional entre ellas. La Tabla 3 pre-senta los resultados generales obtenidos. Un análisis de los mismos mues-tra algunos aspectos importantes de destacar:

1) Se observa especialmente en los dos últimos ejemplos de la P~-lita Pierre contenidos normativos de arcillas, sensiblemente menores quelos modales, con valores correlacionablemente mayores de cuarzo y fel-despalos. Pu€de €xplicarse este resultado si se tiene en cuenta que partedel CaO y del Na:lO que fueron destinados a feldespatos en la norma,formaban parte de la ilJita y/o esmectita, con un contenido de Na:lOsuperior al establecido en la norma (Tourtelot, op. cit.). Además, se-guramente las proporciones de SiO:! de las arcillas de estas muestrasfueron superiores a las destinadas en la norma.

2) Las pelitas PiS Paso del Sapo y Pi25 de Lefipán muestran va-lores normativos de feldespatos superiores a la moda, lo que conduce asuponer a las composiciones de las arcillas presentes (especialmente illi-la) con contenidos importantes de CaO y a:!O.

3) Las pelitas carboníferas presentan valores modales y normativosmuy semejantes, observándose la eficiencia de la norma aplicada a undarcilla prácticamente pura (N° 20).

La clasificación normativa de rocas pelíticas que se propone en estetrabajo se basa en las características composicionales definidas en untriángulo constituido por los contenidos de arcillas (clorita, illita, cao-linita y esmectita), feldespatos (anortita, albita y ortosa) y cuarzo.

La Figura 1 muestra este triángulo composicional en el que líneaslímites definen tres campos principales (1; 2 Y 3) Y sus correspondien-tes subdivisiones. El campo 1 corresponde a pelitas en las que las ar-cillas constituyen los minerales normativos mayoritarios. El campo 2está asignado a aquellas pelitas con cuarzo normativo en mayor propor-ción. Las pelitas con contenidos mayoritarios de /eldespatos se ubicanen el campo 3.

Con la figura se incluye la nomenclatura general de la clasificaciótipropuesta, y la ubicación en el diagrama de diferentes tipos de pelitas,según norma Modelo A, illita u ortosa normativas.

Si la muestra no posee cuarzo normativo el cálculo correspondientedetermina exceso de Al~03 libre. La norma queda representada a lolargo de la línea arcillas-feldespatos del triángulo composicional y la pe-lita puede calificarse como aluminosa. En el caso que la alúmina enexceso supere el 15 % la roca se denominará pelita aluminosa.

Toda vez que el análisis muestre valores de Fe~03, CaO como cal'·bonato y P~O;, superiores al 15 %, las pelitas podrán denominarse /e-rruginosas, calcáreas y tos/áticas, respectivamente.

Si el método se aplica con la exclusiva finalidad de proceder auna clasificación del material puede prescindirse del empleo del trián-gulo composicional: el resultado de la norma llevando a 100 % la sumade los componentes mineralógicos involucrados en la clasificación. de-fine directamente el tipo de roca pelítica. No obstante, la ubicación enel gráfico de los distintos especímenes analizados provee una informaciónmuy útil para definir trenes evolutivos o modelos de variación.

Un aspecto interesante de mencionar es que en aquellas pelitas enlas que se asegura que la fracción más fina es coincidente con su tenorde argilominerales, este procedimiento permite dividir estas rocas en losconocidos tipos limolita, fangolita y arcilita, caracterizados por los va·lores de arcilla normativa: menores de 33 %, entre 33 % y 67 % y ma·yores de 67 %, respectivamente (Bathia, 1985). De este modo, la nor-ma puede brindar una buena orientación en cuanto a la definición tex-turo.composicional de la roca pelítica, hecho que en las sedimentitascon alto grado de consolidación resulta de difícil apreciación.

sjemelº~Mo2!.l9._li" (Ortosa norma ti va)

.Pelita promedio Clarke (1924) segón norma pro-puesta.

XPelita promedio Clarke (1924) segón dicho autor• Pelita potásica

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NOfllENCLATURA1A - PelEas arcillosas (A>75%)18 - Pe 1i t a s a r e ill o - cua r z os a s (A < 75%; A> Q> F )1C - Pelitas arcillo-feldespáticas (A< 75%;A>F>Q)

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FIGURA 1

Los estudios composicionales de rocas sedimentarias clásticas hantomado creciente importancia durante los últimos años. En este sentido.es de destacar su empleo en la definición de las condiciones tecto-sedi-mentarias así como en el carácter geotectónico de las áreas de proce-dencia. Si bien estas investigaciones han sido desarrolladas esencial-mente en el campo de las rocas psamíticas (Ingersell, 1978; Dickinsony Suczek, 1979; Mack et al., 1983; Bathia, 1983; Yerino y Maynard.1985; Potter, 1984, 1986; Roser y Korsch, 1986), también han abar-cado a las psefitas (Spalletti et aL, 1986) Y a las pelitas.

En el caso de las rocas pelíticas, las inferencias se han efectuado apartir de análisis mineralógicos (Bathia, 1985) Y químicos (Roser )Korsch, op. cit.). Aunque resulta bastante tentador el uso de la infor-mación composicional para la definición de estas tan importantes cues-tiones, debemos destacar que la interpretación sedimentológica sobre lamineralogía y quimismo de las pelitas es una tarea compleja porqueimplica la ponderación de diversos factores genéticos, en especial aque-llos que controlan la formación de los argilominerales.

En primer lugar, debe considerarse el carácter detrítico o autígenode las asociaciones mineralógicas. Al respecto, la mayor parte de losconstituyentes de la fracción limosa es de origen detrítico; en cambio.los de la fracción más fina (predominantemente minerales de las arci-llas) pueden constituir asociaciones detrítica, autígena o mixta.

Las arcillas detríticas tienen por su parte una triple dependencia:a) tipo de roca madre, b) clima-relieve y c) procesos de transporte ala cuenca. El tipo de roca madre, en particular su composición, es unfactor condicionan te del o los argilominerales que se aporten a la cuen-ca. Sin embargo, un mismo tipo de roca fuente puede generar distinta~arcillas según el carácter e intensidad de la meteorización que la hayaafectado, la que a su vez está controlada por el par clima-relieve en elárea de procedencia.

Asimismo, en razón de que los argilominerales poseen diversa gra-nulometría según su composición, los procesos de transporte puedenejercer un control adicional sobre su dispersión en la cuenca sedimen.-taria.

El panorama de la composición de las arcillas se complica aún máscuando se considera su susceptibilidad a la autigénesis y neoformaciónen los ambientes deposicionales y en condiciones diage·néticas.

Por todo ello, se entiende que la composición -y particularmenteel quimismo-- de las pelitas debe ser considerada con cautela, en es-pecial cuando se trata de atribuirle un significado sedimentológico es-pecífico, desconociéndose la influencia simultánea de otros factorescondicionantes.

En cambio, se cree que estas investigaciones resultan de gran valoren el estudio de problemas particulares. Así, el análisis composicionalde Una sucesión de estratos pelíticos o de las pelitas de una determinadaunidad litoestratigráfica brinda información básica sustancial para lamejor inferencia de los fenómenos geológicos.

En síntesis se ha encontrado una excelente aplicación de los datosquímicos en la interpretación de depósitos pelíticos. En el caso de lassedimentitas cretácico-terciarias de las formaciones Paso del Sapo y Le-fipán en la provincia del Chubut (Iñiguez et al., 1986), se ha podidodefinir la procedencia y los procesos de meteorizacióq que afectaron 3-

las rocas proveedoras de arcillas detríticas. Por otra parte, los estudiosquímicos sobre pelitas marinas profundas de las formaciones Portezuelodel Tontal y Alcaparrosa (Ordov 1cico de la Precordillcra occidental)han permitido discriminar entre turbiditas de grano fino y hemipelagi-tas-pelagitas, que de otra forma no hubieran podido ser definidas (Spa-Iletti et aL, en preparación).

1. - Se ha desarrollado un método normativo de clasificación derocas pelíticas basado en el conocimiento de su contenido en componentesquímicos.

2. - El procedimiento normativo propuesto presenta dos modelossegún que la muestra contenga proporciones importantes de esmectitaso carezca de estas arcillas. En ambos modelos los contenidos de K~Opueden asignarse ya sea a ortosa o a illita, segun el mineral que pre-domine.

3. - Un estudio comparativo de compOSICIOnes modales y norma-tivas, muestra significativa correlación entre ambas, con tendencia ma-nifiesta de la norma a asignar mayor proporción de feldespalos y menorde arcillas con ambos modelos de cálculo.

4. - La clasificación propuesta se basa en las características com-posicionales de minerales normativos descriptas en un triángulo cons-tituido por los contenidos de arcillas, feldespatos y cuarzo. Quedan asídefinidas tres áreas principales, cada una de ellas conteniendo a su vez,tres subáreas. Para todos estos campos se propone una nomenclatura es-pecífica.

S. - Se discute el valor sedimentológico de la composición químicade las rocas pelíticas y se destaca su importancia en la interpretación deproblemas específicos.

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MállUSCritOl'ecibido el 18 de mayo de 1987.

Manuscrito revisado recibido el 8 de enero de 1988.

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