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Sedimentos y Rocas Sedimentarias: El Proceso Sedimentario

Lección 1.- El proceso sedimentario. Esquema del proceso sedimentario. Medio

generador y medio receptor. Meteorización. Tipos: meteorización física, química y

biológica. Edafización. Transporte. Tipos: eólico, por corrientes de tracción, olas,

mareas, gravedad. Sedimentación. Cuencas sedimentarias

Las rocas estratificadas se disponen ocupando una parte epidérmica de la superficie de la Tierra. Los abundante perfiles sísmicos de fondos marinos permiten conocer que el espesor de la capa de sedimentos y rocas sedimentarias situada inmediatamente por debajo de los fondos marinos varía desde valores casi nulos en las dorsales a algunos kilómetros en los bordes de los continentes, con un valor medio de 500 metros (Boillot, 1984). Por su parte, en los continentes el espesor medio de la capa epidérmica de rocas estratificadas es del orden de los 700 metros.

Estos valores son insignificantes en comparación con el radio de la Tierra (6.370 km). Sin embargo, la gran extensión superficial de las rocas estratificadas, la accesibilidad del hombre a las mismas, y la posibilidad de poder descifrar en ellas la historia de la Tierra, confieren a su estudio un enorme interés, tanto científico como aplicado.

Esquema del proceso sedimentario. Medios generador y receptor.

La formación de los sedimentos y rocas sedimentarias tiene lugar en el contexto del ciclo geológico externo. El ciclo geológico externo es el proceso continuo y cíclico de modificación permanente del relieve (o sea, de la superficie terrestre), que implica la transferencia de material de los continentes a los océanos. O, en otras palabras, parte del ciclo geológico en la que dominan los agentes geológicos externos.

AGENTES GEOLÓGICOS EXTERNOS

ACCIÓN Y EFECTOS QUE PRODUCEN Aguas superficiales

Ataque químico, disolución y arrastre de partículas sólidas disueltas.

Aguas subterráneas

Similar al anterior.

Componentes atmosféricos (CO2, O2, vapor de agua)

Destrucción química de las rocas y formación de suelos.

Cambios bruscos de temperatura

Trituración de las rocas.

Acción de las heladas frecuentes

Fracturación de las rocas.

Vientos (desiertos y playas)

Desgaste y transporte de partículas sólidas.

Hielo (Glaciares)

Desgaste y arrastre de partículas sólidas.

Seres Vivos (Biosfera)

Cambian la composición de los materiales al tomar partículas para su formación. Sus restos son transportados.

Acción de olas, mareas y corrientes marinas

Arrastre de partículas sólidas y disueltas y orgánicas. Desgaste en las costas (Abrasión).

(Según Vera 1984)


Medio generador y medio receptor Conceptos de Erosión y Meteorización:

Erosión: desgaste físico de la superficie terrestre (es un término general).

Meteorización: conjunto de procesos que ocurren en la superficie de la tierra como consecuencia directa de la actuación de los agentes atmosféricos. Se diferencia tanto una meteorización física (acción del hielo, la temperatura o el viento), de una meteorización química (procesos de alteración química -ej. disolución- por parte de los componentes atmosféricos).

El medio generador o área madre es aquella parte de la superficie terrestre

ocupada por rocas antiguas (ígneas, metamórficas o sedimentarias), que sufre procesos de destrucción (erosión), bien por agentes físicos (meteorización física) que suministran partículas sólidas o agentes químicos (meteorización química) que proporcionan partículas disueltas o coloides.

Normalmente el área madre se encuentra en los relieves continentales. PROCESOS: EROSIÓN (en el área madre), TRANSPORTE, y SEDIMENTACIÓN (en el medio receptor)

1/ Erosión.

Concepto relacionado: denudación: destrucción de relieves por erosión y transporte de materiales. Según las tasas calculadas de denudación, los relieves terrestres quedarían allanados y reducidos al nivel del mar en el plazo de unos 15 m.a. Esto no ocurre debido a procesos geológicos de elevación tectónica con el consiguiente rejuvenecimiento del relieve.

Meteorización

Es la acción de la atmósfera, cuyo resultado es la rotura y disgregación de rocas en la superficie terrestre, originando partículas de sedimento. Existen dos tipos de meteorización: a)Meteorización física: es aquella que conlleva la rotura de las rocas, por división en partículas más pequeñas, sin alteración química. Los agentes de la meteorización física son:

1.- Cambios de temperatura. Especialmente en climas desérticos y en grandes altitudes, con importantes diferencias de temperatura entre el día y la noche. Si la roca está formada por minerales de diferente coeficiente de dilatación, por dilatación diferencial esta puede fracturarse. 2.- Acción del hielo (gelifración). El agua que se encuentra en fracturas de una roca, al congelarse aumenta de volumen generando una presión que puede llevar a la rotura de la roca. 3.- Acción del viento. Las partículas arrastradas por el viento pueden chocar contra las rocas y producir erosión. Este proceso puede llegar a ser importante en lugares donde el viento sea intenso y constante, y la cobertera vegetal sea escasa o inexistente: estas condiciones se cumplen en desiertos y en zonas litorales. 4.- Acción de los organismos. La excavación por parte de animales para


sus madrigueras y la acción de las raíces de plantas son importantes procesos físicos de erosión.

b) Meteorización química: es aquella que conlleva la degradación de la estructura interna de las rocas por procesos químicos.

Los principales agentes son: agua, atmósfera y componentes orgánicos de los suelos (éstos últimos provocan la acidificación de las aguas, que se convierten así en más activas como agentes de meteorización). Los procesos de meteorización química más importantes son:

1.- Disolución. Consiste en un “desmoronamiento” de la red cristalina de los minerales que forman la roca por parte del agua, que captura distintos iones (CO3

=, Cl

-, Mg

++, Na

+). Se trata de una ionización. La

disolución es más efectiva en los minerales de elevada solubilidad (cloruros y sulfatos). La calcita es un mineral poco soluble, sin embargo, en climas húmedos, se disuelven intensamente. Ello se debe a un ataque químico previo:

H2O (pluvial) + CO2 (edáfico ó atmosférico) CO3H2 CO3H- + H

+

* CO3Ca + CO3H- + H

+ (CO3H)2Ca

2(CO3H)- + Ca

++

* La Temperatura desplaza la reacción hacia la izquierda y la Presión a la derecha.

2.- Oxidación/Reducción. Importante en aquellas sustancias Con Fe.

Cambia las condiciones de precipitación/solubilización. 3.- Hidrólisis. Transformación de las redes cristalinas

KalSi3O8 (Ortosa)+H+ HAlSi3O8+K (molécula inestable)

HalSi3O8+OH- (OH)8Al4Si4O10 (Caolinita)+ SiO2 + H

+

Resultados de la meteorización:

M. Física: partículas sólidas (fragmentos de rocas). M. Química: partículas sólidas, disueltas y coloidales.

Factores que condicionan la cantidad y calidad de los productos de la

erosión son: CLIMA:

árido: domina la meteorización física. cálido y húmedo: domina la meteorización química.

LITOLOGÍA DEL ÁREA MADRE RELIEVE: abrupto: se potencia la erosión suave: disminuye la erosión. TECTÓNICA: tanto los movimientos sísmicos, que pueden provocar

importantes procesos erosivos, como los levantamientos tectónicos que generan importantes relieves, que posteriormente tenderán a ser erosionados.

ACCIÓN DEL HOMBRE: su acción puede provocar un aumento de la erosión de 2 a 10 veces, aunque localmente puede llegar a ser de 100 a 1000 veces mayor.


Minerales predominantes en el suelo en función de las distintas zonas climáticas. Obsérvese el grado de correlación entre pluviometría y meteorización química (tomado de Strakhov, 1967).

Edafización es el proceso de formación de suelos. Un suelo es “una cobertera de origen natural que tiende a formarse sobre las rocas y que sirve de sustrato para la vegetación”.

Desde el punto de vista del ciclo geológico externo este proceso tiene una importancia relativa, ya que supone la retención de los sedimentos en su proceso de transporte, y además los suelos junto con la vegetación que sustentan son un importante freno a los procesos de erosión.

El espesor de un suelo puede oscilar entre 0 y 50 m, alcanzando sus valores máximos en llanuras de climas tropicales donde la meteorización es máxima y la denudación es prácticamente nula.

Un suelo se divide en varias capas que se denominan horizontes. Los más importantes son:


Horizonte A: eluvial. Es una capa en la que dominan los procesos de oxidación y lavado. Horizonte B: Iluvial. Es un horizonte en el que dominan los procesos de fijación y precipitación y formación de materiales (principalmente filosilicatos del grupo de las arcillas). Horizonte C: roca meteorizada Horizonte D: roca fresca.

Transporte Es la parte del proceso sedimentario que consiste en llevar los productos

meteorizados hasta el área donde se depositan. Medios de transporte: el principal es el agua (incluyendo aguas superficiales y subterráneas); este medio transporta el 90% del material sobre la superficie terrestre.

Agua de los ríos: ......................... 90% Hielo de los casquetes polares .... 7% Eólico más litoral ......................... 3% Material extraterrestre ................ 0,01%

Modos de transporte Eólico: fundamentalmente por arrastre y saltación; las partículas más finas por suspensión. Excepcionalmente (tornados) puede transportar partículas de gran tamaño. Por corrientes de tracción. Fundamentalmente el agua. Existen dos regímenes de


flujo: laminar y turbulento. Transporta por arrastre, saltación, suspensión, flotación, y también en disolución. Olas: movimiento de vaivén “de alta frecuencia” Mareas: movimiento de vaivén con ciclos de varias horas

Delimitación de los campos de erosión, transporte y sedimentación en función de la velocidad de la corriente y del tamaño de grano (según Hjulström, 1939).

Gravedad: es el propio peso de los sedimentos el responsable del desplazamiento. Estos movimientos se inician por la acción de un terremoto, o de alguna corriente, opor la propia desestabilización del sedimento. El transporte tiene una gran importancia como responsable del tipo de sedimento generado al final del mismo, y muy especialmente de determinados rasgos de los sedimentos que son las estructuras sedimentarias, que se estudiarán en el capítulo de petrología sedimentaria.

3/ Sedimentación

Tiene lugar cuando cesa el proceso de transporte, en un lugar de

topografía más baja, que se denomina medio receptor o zona de

sedimentación.

Este ciclo geológico externo ha sido en algunas regiones fuertemente modificado por la acción del hombre, al construir embalses que se convierten en zonas de sedimentación, a veces muy inestables.

4/ Diagénesis Es un proceso que tiene lugar cuando se inicia la acumulación de

sedimento, y conduce a la transformación del sedimento en roca sedimentaria: procesos físicos: compactación procesos químicos/mineralógicos: cementación, disolución, recristalización, etc.

FINAL: si continúa el enterramiento se pasa de la diagénesis al metamorfismo, pasando al dominio de las rocas metamórficas.

Cuencas sedimentarias

La cuencas sedimentarias, en sentido amplio, son aquellas áreas en las cuales los sedimentos se pueden acumular hasta alcanzar espesores

Sedimentos y Rocas Sedimentarias: El Proceso Sedimentario considerables, y ser preservadas durante largos períodos de tiempo geológico (Einsele, 1992).

Las cuencas sedimentarias son regiones de la superficie terrestre de tamaño variable, que han sufrido una prolongada subsidencia, y por tanto han constituido depresiones de esta superficie (Allen y Allen, 1990).

En definitiva, una cuenca sedimentaria es una parte de la superficie terrestre que ha experimentado un hundimiento (subsidencia) a lo largo de un dilatado período de tiempo, durante el cual ha recibido un importante volumen de sedimentos, que finalmente constituyen rocas sedimentarias. O sea, es el lugar, a gran escala, donde se forman rocas sedimentarias.

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