Roca clástica

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Las rocas clásticas están compuestas de fragmentos, o clastos, de minerales y rocas preexistentes. Un clasto es un fragmento de detritos geológicos, trozos y granos más pequeños de roca que se desprenden de otras rocas por la meteorización física. Los geólogos usan el término clástico con referencia a las rocas sedimentarias, así como a las partículas en el transporte de sedimentos, ya sea en suspensión o como carga de lecho, y en los depósitos de sedimentos.

Rocas clásticas sedimentarias

Las rocas sedimentarias clásticas son rocas compuestas predominantemente de fragmentos o clastos de rocas erosionadas y meteorizadas más antiguas. Los sedimentos clásticos o las rocas sedimentarias se clasifican según el tamaño del grano, la composición del clasto y el material cementante (matriz) y la textura. Los factores de clasificación suelen ser útiles para determinar el entorno de depósito de una muestra. Un ejemplo de ambiente clástico sería un sistema fluvial en el que toda la gama de granos transportados por el agua en movimiento consiste en piezas erosionadas de roca sólida río arriba.

El tamaño del grano varía de arcilla en lutitas y arcillas; a través de limo en limolitas; arena en areniscas; y grava, guijarros, fragmentos del tamaño de cantos rodados en conglomerados y brechas. La escala phi (φ) de Krumbein ordena numéricamente estos términos en una escala de tamaño logarítmico.

Rocas sedimentarias siliciclásticas

Las rocas siliciclásticas son rocas clásticas no carbonatadas que están compuestas casi exclusivamente de silicio, ya sea como formas de cuarzo o como silicatos.

Composición

La composición de las rocas sedimentarias siliciclásticas incluye los componentes químicos y mineralógicos del entramado así como el material cementante que constituyen estas rocas. Boggs los divide en cuatro categorías; minerales principales, minerales accesorios, fragmentos de roca y sedimentos químicos.

Los principales minerales se pueden clasificar en subdivisiones en función de su resistencia a la descomposición química. Los que poseen una gran resistencia a la descomposición se clasifican como estables, mientras que los que no la poseen se consideran menos estables. El mineral estable más común en las rocas sedimentarias siliciclásticas es el cuarzo (SiO 2). El cuarzo constituye aproximadamente el 65 por ciento de los granos estructurales presentes en las areniscas y alrededor del 30 por ciento de los minerales en el esquisto promedio. Los minerales menos estables presentes en este tipo de rocas son los feldespatos, incluidos los feldespatos de potasio y plagioclasa.Los feldespatos comprenden una porción considerablemente menor de los granos y minerales estructurales. Solo constituyen alrededor del 15 por ciento de los granos estructurales en las areniscas y el 5 por ciento de los minerales en las lutitas. Los grupos de minerales de arcilla están presentes principalmente en las rocas de barro (que comprenden más del 60% de los minerales), pero se pueden encontrar en otras rocas sedimentarias siliciclásticas en niveles considerablemente más bajos.

Los minerales accesorios están asociados con aquellos cuya presencia en la roca no es directamente importante para la clasificación del espécimen. Estos generalmente ocurren en cantidades más pequeñas en comparación con el cuarzo y los feldespatos. Además, los que sí se presentan son generalmente minerales pesados ​​o micas de grano grueso (tanto moscovita como biotita).

Los fragmentos de roca también se encuentran en la composición de las rocas sedimentarias siliciclásticas y son responsables de alrededor del 10 al 15 por ciento de la composición de la arenisca. Por lo general, constituyen la mayor parte de las partículas del tamaño de la grava en los conglomerados, pero contribuyen solo en una cantidad muy pequeña a la composición de las rocas de barro. Aunque a veces lo son, los fragmentos de roca no siempre son de origen sedimentario. También pueden ser metamórficos o ígneos.

Los cementos químicos varían en abundancia pero se encuentran predominantemente en areniscas. Los dos tipos principales son a base de silicato y a base de carbonato. La mayoría de los cementos de sílice están compuestos de cuarzo, pero pueden incluir pedernal, ópalo, feldespatos y zeolitas.

La composición incluye la composición química y mineralógica de los fragmentos individuales o variados y el material cementante (matriz) que mantiene unidos los clastos como una roca. Estas diferencias se utilizan más comúnmente en los granos estructurales de las areniscas. Las areniscas ricas en cuarzo se denominan arenitas de cuarzo, las ricas en feldespato se denominan arcosas y las ricas en líticos se denominan areniscas líticas.

Clasificación

Las rocas sedimentarias siliciclásticas están compuestas principalmente de partículas de silicato derivadas de la meteorización de rocas más antiguas y del vulcanismo piroclástico. Si bien el tamaño del grano, la composición del material cementante (matriz) y los clastos, y la textura son factores importantes cuando se trata de la composición, las rocas sedimentarias siliciclásticas se clasifican según el tamaño del grano en tres categorías principales: conglomerados, areniscas y lutitas. El término arcilla se usa para clasificar partículas menores de 0,0039 milímetros. Sin embargo, el término también se puede utilizar para referirse a una familia de minerales de silicato laminar. El limo se refiere a partículas que tienen un diámetro entre 0,062 y 0,0039 milímetros. El término lodo se usa cuando las partículas de arcilla y limo se mezclan en el sedimento; roca de barro es el nombre de la roca creada con estos sedimentos. Además, las partículas que alcanzan diámetros entre 0,062 y 2 milímetros entran en la categoría de arena. Cuando la arena se cementa y se litifica, se la conoce como arenisca. Cualquier partícula de más de dos milímetros se considera grava. Esta categoría incluye guijarros, adoquines y cantos rodados. Al igual que las areniscas, cuando las gravas se litifican se consideran conglomerados.

Conglomerados y brechas

Los conglomerados son rocas de grano grueso predominantemente compuestas de partículas del tamaño de grava que normalmente se mantienen unidas por una matriz de grano más fino. Estas rocas a menudo se subdividen en conglomerados y brechas. La principal característica que divide estas dos categorías es la cantidad de redondeo. Las partículas del tamaño de la grava que forman los conglomerados son bien redondeadas, mientras que en las brechas son angulares. Los conglomerados son comunes en las sucesiones estratigráficas de la mayoría, si no todas, las edades, pero solo constituyen el uno por ciento o menos, en peso, de la masa rocosa sedimentaria total. En términos de origen y mecanismos de depósito son muy similares a las areniscas. Como resultado, las dos categorías a menudo contienen las mismas estructuras sedimentarias.

Areniscas

Las areniscas son rocas de grano medio compuestas de fragmentos redondeados o angulares del tamaño de la arena, que a menudo, pero no siempre, tienen un cemento que los une. Estas partículas del tamaño de la arena suelen ser de cuarzo, pero existen algunas categorías comunes y una amplia variedad de esquemas de clasificación que clasifican las areniscas según su composición. Los esquemas de clasificación varían ampliamente, pero la mayoría de los geólogos han adoptado el esquema Dott, que utiliza la abundancia relativa de granos de marco de cuarzo, feldespato y lítico y la abundancia de matriz fangosa entre estos granos más grandes.

Mudrocks

Las rocas que se clasifican como mudrocks son de grano muy fino. El limo y la arcilla representan al menos el 50% del material del que están compuestas las rocas de barro. Los esquemas de clasificación de mudrocks tienden a variar, pero la mayoría se basan en el tamaño de grano de los componentes principales. En mudrocks, estos son generalmente limo y arcilla.

Según Blatt, Middleton y Murraymudrocks que se componen principalmente de partículas de limo se clasifican como limolitas. A su vez, las rocas que poseen arcilla como partícula mayoritaria se denominan arcilitas. En geología, una mezcla de limo y arcilla se llama lodo. Las rocas que poseen grandes cantidades de arcilla y limo se llaman lutitas. En algunos casos, el término esquisto también se usa para referirse a rocas de barro y todavía es ampliamente aceptado por la mayoría. Sin embargo, otros han usado el término esquisto para dividir aún más las rocas de barro según el porcentaje de constituyentes de arcilla. La forma de placa de la arcilla permite que sus partículas se apilen una encima de otra, creando láminas o lechos. Cuanta más arcilla presente en un espécimen dado, más laminada está una roca. El esquisto, en este caso, se reserva para mudrocks que están laminados, mientras que mudstone se refiere a aquellos que no lo están.

Diagénesis de rocas sedimentarias siliciclásticas

Las rocas siliciclásticas se forman inicialmente como depósitos de sedimentos poco compactos que incluyen gravas, arenas y lodos. El proceso de convertir sedimentos sueltos en rocas sedimentarias duras se llama litificación. Durante el proceso de litificación, los sedimentos sufren cambios físicos, químicos y mineralógicos antes de convertirse en roca. El principal proceso físico en la litificación es la compactación. A medida que continúa el transporte y la deposición de sedimentos, se depositan nuevos sedimentos sobre lechos previamente depositados, enterrándolos. El enterramiento continúa y el peso de los sedimentos suprayacentes provoca un aumento de la temperatura y la presión. Este aumento de la temperatura y la presión hace que los sedimentos granulares sueltos se empaqueten de forma compacta, lo que reduce la porosidad y, en esencia, extrae el agua del sedimento. La etapa final del proceso es la diagénesis y se discutirá en detalle a continuación.

Cementación

La cementación es el proceso diagenético por el cual los sedimentos clásticos gruesos se litifican o consolidan en rocas duras y compactas, generalmente a través de la deposición o precipitación de minerales en los espacios entre los granos individuales de sedimento. La cementación puede ocurrir simultáneamente con la deposición o en otro momento. Además, una vez que se deposita un sedimento, se somete a cementación a través de las diversas etapas de diagénesis que se analizan a continuación.

Entierro poco profundo (eogénesis)

La eogénesis se refiere a las primeras etapas de la diagénesis. Esto puede tener lugar a muy poca profundidad, desde unos pocos metros hasta decenas de metros por debajo de la superficie. Los cambios que ocurren durante esta fase diagenética se relacionan principalmente con la reelaboración de los sedimentos. La compactación y el reempaque del grano, la bioturbación, así como los cambios mineralógicos, ocurren en diversos grados. Debido a las profundidades poco profundas, los sedimentos experimentan solo una compactación menor y una reorganización de los granos durante esta etapa. Los organismos reelaboran el sedimento cerca de la interfase depositacional excavando, arrastrándose y, en algunos casos, ingiriendo sedimento. Este proceso puede destruir las estructuras sedimentarias que estaban presentes tras la deposición del sedimento. Estructuras como la laminación darán paso a nuevas estructuras asociadas a la actividad de los organismos. A pesar de estar cerca de la superficie, la eogénesis proporciona condiciones para que ocurran importantes cambios mineralógicos. Esto implica principalmente la precipitación de nuevos minerales.

Cambios mineralógicos durante la eogénesis

Los cambios mineralógicos que ocurren durante la eogénesis dependen del entorno en el que se ha depositado ese sedimento. Por ejemplo, la formación de pirita es característica de las condiciones reductoras en ambientes marinos. La pirita puede formarse como cemento o reemplazar materiales orgánicos, como fragmentos de madera. Otras reacciones importantes incluyen la formación de clorita, glauconita, ilita y óxido de hierro (si está presente agua intersticial oxigenada). La precipitación de feldespato de potasio, crecimientos excesivos de cuarzo y cementos de carbonato también ocurre en condiciones marinas. En ambientes no marinos, las condiciones oxidantes casi siempre prevalecen, lo que significa que los óxidos de hierro se producen comúnmente junto con los minerales arcillosos del grupo del caolín. La precipitación de cementos de cuarzo y calcita también puede ocurrir en condiciones no marinas.

Entierro profundo (mesogénesis)

Compactación

A medida que los sedimentos se entierran a mayor profundidad, las presiones de carga aumentan, lo que da como resultado un empaquetamiento de grano apretado y adelgazamiento del lecho. Esto provoca un aumento de la presión entre los granos, aumentando así la solubilidad de los granos. Como resultado, se produce la disolución parcial de los granos de silicato. Esto se llama soluciones de presión. Químicamente hablando, los aumentos de temperatura también pueden hacer que aumenten las velocidades de reacción química. Esto aumenta la solubilidad de la mayoría de los minerales comunes (aparte de las evaporitas). Además, los lechos se adelgazan y la porosidad disminuye, lo que permite que se produzca la cementación por la precipitación de cementos de sílice o carbonato en el espacio poroso restante.

En este proceso, los minerales cristalizan a partir de soluciones acuosas que se filtran a través de los poros entre los granos de sedimento. El cemento que se produce puede o no tener la misma composición química que el sedimento. En las areniscas, los granos estructurales a menudo se cementan con sílice o carbonato. El grado de cementación depende de la composición del sedimento. Por ejemplo, en las areniscas líticas, la cementación es menos extensa porque el espacio poroso entre los granos de la estructura se llena con una matriz fangosa que deja poco espacio para que ocurra la precipitación. Este es a menudo el caso de mudrocks también. Como resultado de la compactación, los sedimentos arcillosos que componen las rocas de lodo son relativamente impermeables.

Disolución

La disolución de los granos de silicato de la estructura y el cemento de carbonato previamente formado puede ocurrir durante el enterramiento profundo. Las condiciones que fomentan esto son esencialmente opuestas a las requeridas para la cementación. Los fragmentos de roca y los minerales de silicato de baja estabilidad, como plagioclasa, feldespato, piroxenos y anfíboles, pueden disolverse como resultado del aumento de las temperaturas del entierro y la presencia de ácidos orgánicos en las aguas intersticiales. La disolución de los granos y cementos de la estructura aumenta la porosidad, particularmente en las areniscas.

Reemplazo de minerales

Esto se refiere al proceso mediante el cual se disuelve un mineral y un nuevo mineral llena el espacio a través de la precipitación. El reemplazo puede ser parcial o completo. El reemplazo completo destruye la identidad de los minerales originales o fragmentos de roca dando una visión sesgada de la mineralogía original de la roca. La porosidad también puede verse afectada por este proceso. Por ejemplo, los minerales arcillosos tienden a llenar el espacio poroso y, por lo tanto, reducen la porosidad.

Telogénesis

En el proceso de enterramiento, es posible que los depósitos siliciclásticos se levanten posteriormente como resultado de un evento de formación de montañas o erosión. Cuando ocurre un levantamiento, expone los depósitos enterrados a un entorno radicalmente nuevo. Debido a que el proceso trae material a la superficie o más cerca de ella, los sedimentos que se elevan están sujetos a temperaturas y presiones más bajas, así como al agua de lluvia ligeramente ácida. En estas condiciones, los granos de la estructura y el cemento se disuelven nuevamente y, a su vez, aumentan la porosidad. Por otro lado, la telogénesis también puede cambiar los granos de la estructura a arcillas, reduciendo así la porosidad. Estos cambios dependen de las condiciones específicas a las que está expuesta la roca, así como de la composición de la roca y las aguas intersticiales. Las aguas intersticiales específicas pueden provocar una mayor precipitación de los cementos de carbonato o sílice. Este proceso también puede fomentar el proceso de oxidación en una variedad de minerales que contienen hierro.

Brechas sedimentarias

Las brechas sedimentarias son un tipo de roca sedimentaria clástica que se componen de clastos de otras rocas sedimentarias, angulares a subangulares, orientados al azar. Pueden formar ya sea:

  1. En flujos de detritos submarinos, avalanchas, flujo de lodo o flujo másico en un medio acuoso. Técnicamente, las turbiditas son una forma de depósito de flujo de escombros y son un depósito periférico de grano fino a un flujo de brecha sedimentaria.
  2. Como fragmentos angulares, mal clasificados y muy inmaduros de rocas en una masa de suelo de grano más fino que se producen por pérdida de masa. Estos son, en esencia, coluvio litificado. Secuencias gruesas de brechas sedimentarias (coluviales) generalmente se forman junto a escarpes de fallas en grabens.

En el campo, a veces puede ser difícil distinguir entre una brecha sedimentaria de flujo de detritos y una brecha coluvial, especialmente si se trabaja completamente con información de perforación. Las brechas sedimentarias son una roca huésped integral para muchos depósitos exhalativos sedimentarios.

Rocas clásticas ígneas

Las rocas ígneas clásticas incluyen rocas volcánicas piroclásticas como toba, aglomerados y brechas intrusivas, así como algunas morfologías marginales eutaxíticas e intrusivas taxiticas. Las rocas ígneas clásticas se rompen por flujo, inyección o ruptura explosiva de rocas ígneas o lavas sólidas o semisólidas.

Las rocas clásticas ígneas se pueden dividir en dos clases:

  1. Rocas rotas y fragmentarias producidas por procesos intrusivos, generalmente asociadas con plutones o existencias de pórfido
  2. Rocas rotas y fragmentarias asociadas con erupciones volcánicas, tanto de lava como de tipo piroclástico

Rocas clásticas metamórficas

Las rocas metamórficas clásticas incluyen brechas formadas en fallas, así como algunas protomilonitas y pseudotaquilitas. Ocasionalmente, las rocas metamórficas pueden romperse a través de fluidos hidrotermales, formando una brecha de hidrofractura.

Rocas clásticas hidrotermales

Las rocas clásticas hidrotermales generalmente están restringidas a aquellas formadas por hidrofractura, el proceso por el cual la circulación hidrotermal agrieta y forma brechas en las rocas de la pared y las llena con vetas. Esto es particularmente prominente en depósitos de minerales epitermales y está asociado con zonas de alteración alrededor de muchas rocas intrusivas, especialmente granitos. Muchos depósitos de skarn y greisen están asociados con brechas hidrotermales.

Brechas de impacto

Una forma bastante rara de roca clástica puede formarse durante el impacto de un meteorito. Este se compone principalmente de material eyectado; clastos de roca del país, fragmentos de roca fundida, tectitas (vidrio expulsado del cráter del impacto) y fragmentos exóticos, incluidos fragmentos derivados del propio impactador.

La identificación de una roca clástica como una brecha de impacto requiere el reconocimiento de conos fragmentados, tectitas, esferulitas y la morfología de un cráter de impacto, así como el reconocimiento potencial de firmas químicas y de elementos traza particulares, especialmente osmiridio.