Sedimentología

Sedimentología abarca el estudio de sedimentos modernos como arena, limo y arcilla, y los procesos que resultan en su formación (erosión y meteorización), transporte, deposición y diagénesis. Los sedimentólogos aplican su comprensión de los procesos modernos para interpretar la historia geológica a través de observaciones de rocas sedimentarias y estructuras sedimentarias.

Las rocas sedimentarias cubren hasta el 75 % de la superficie de la Tierra, registran gran parte de la historia de la Tierra y albergan el registro fósil. La sedimentología está íntimamente ligada a la estratigrafía, el estudio de las relaciones físicas y temporales entre capas o estratos rocosos.

La premisa de que los procesos que afectan a la Tierra en la actualidad son los mismos que en el pasado es la base para determinar cómo se formaron las características sedimentarias en el registro de rocas. Al comparar características similares actuales con características en el registro de rocas, por ejemplo, al comparar dunas de arena modernas con dunas preservadas en areniscas eólicas antiguas, los geólogos reconstruyen ambientes pasados.

Tipos de rocas sedimentarias

Media Triassic secuencia marina marginal de silbatos y areniscas, al suroeste de Utah.

Hay cuatro tipos principales de rocas sedimentarias: clásticas, carbonatos, evaporitas y químicas.

• Las rocas clásicas se componen de partículas derivadas de la meteorización y erosión de rocas precursoras y consisten principalmente en material fragmentario. Las rocas clásicas se clasifican según su tamaño de grano predominante y su composición. En el pasado, el término "Clastic Sedimentary Rocks" se utilizó para describir rocas sedimentarias ricas en sílice, sin embargo ha habido casos de rocas clasticas de carbonato. El término más apropiado es rocas sedimentarias siliciclasticas.
  • Las rocas sedimentarias orgánicas son depósitos importantes formados a partir de la acumulación de detritus biológico, y forman depósitos de carbón y esquisto de aceite, y se encuentran típicamente dentro de cuencas de rocas sedimentarias clasticas
• Los carbonatos se componen de diversos minerales de carbonato (la mayoría a menudo carbonato de calcio (CaCO)₃)) precipitado por una variedad de procesos orgánicos e inorgánicos. Típicamente, la mayoría de las rocas de carbonato se componen de material de arrecife.
• Los evaporitas se forman a través de la evaporación del agua en la superficie de la Tierra y más comúnmente incluyen el halite o el yeso.
• Las rocas sedimentarias químicas, incluyendo algunos carbonatos, son depositadas por la precipitación de minerales de la solución acuosa. Estos incluyen jaspilite y farmacia.

Importancia de las rocas sedimentarias

Mi Vida uranio mio en piedras de barro redox cerca de Moab, Utah

Las rocas sedimentarias proporcionan una multitud de productos que la sociedad moderna y antigua ha llegado a utilizar.

• Arte: mármol, aunque caliza metamorfosada, es un ejemplo del uso de rocas sedimentarias en la búsqueda de la estética y el arte
• Usos arquitectónicos: piedra derivada de rocas sedimentarias se utiliza para piedra de dimensión y arquitectura, notablemente pizarra (pieza metamorfosada) para tejado, arenisca para nalgas de carga
• Cerámica y materiales industriales: arcilla para cerámica y cerámica incluyendo ladrillos; cemento y cal derivada de piedra caliza.
• Geología económica: las rocas sedimentarias albergan grandes depósitos de mineral SEDEX de plomo-zinc-silver, grandes depósitos de cobre, depósitos de oro, tungsteno, uranio y muchos otros minerales preciosos, piedras preciosas y minerales industriales incluyendo arenas minerales pesados ore deposits
• Energía: la geología del petróleo depende de la capacidad de las rocas sedimentarias para generar depósitos de petróleo. La capa de carbón y aceite se encuentran en rocas sedimentarias. Una gran proporción de los recursos energéticos de uranio del mundo se acogen dentro de las sucesiones sedimentarias.
• Agua subterránea: rocas sedimentarias contienen una gran proporción de los acuíferos de aguas subterráneas de la Tierra. Nuestra comprensión de la extensión de estos acuíferos y la cantidad de agua puede ser retirada de ellos depende críticamente de nuestro conocimiento de las rocas que las sostienen (el embalse).

Principios básicos

Minerales pesados depositados en una arena de playa de cuarzo (Chennai, India).

El objetivo de la sedimentología, el estudio de los sedimentos, es derivar información sobre las condiciones depositacionales que actuaron para depositar la unidad de roca y la relación de las unidades de roca individuales en una cuenca en una comprensión coherente de la evolución de las secuencias sedimentarias y cuencas, y por lo tanto, la historia geológica de la Tierra en su conjunto.

La base científica de esto es el principio del uniformismo, que establece que los sedimentos dentro de las rocas sedimentarias antiguas se depositaron de la misma manera que los sedimentos que se depositan en la superficie de la Tierra en la actualidad.

Las condiciones sedimentológicas se registran dentro de los sedimentos a medida que se depositan; la forma de los sedimentos en la actualidad refleja los eventos del pasado y todos los eventos que afectan a los sedimentos, desde la fuente del material sedimentario hasta las tensiones que se ejercen sobre ellos después de la diagénesis, están disponibles para su estudio.

El principio de superposición es fundamental para la interpretación de secuencias sedimentarias, y en terrenos metamórficos más antiguos o cinturones plegados y corridos donde los sedimentos a menudo se pliegan o deforman intensamente, el reconocimiento de indicadores jóvenes o estratificación graduada es fundamental para la interpretación de la sección sedimentaria y a menudo la deformación y la estructura metamórfica de la región.

El plegamiento de los sedimentos se analiza con el principio de horizontalidad original, que establece que los sedimentos se depositan en su ángulo de reposo que, para la mayoría de los tipos de sedimentos, es esencialmente horizontal. Así, cuando se conoce la dirección de crianza, las rocas se pueden "desplegar" e interpretada de acuerdo con la información sedimentaria contenida.

El principio de continuidad lateral establece que las capas de sedimento inicialmente se extienden lateralmente en todas direcciones a menos que estén obstruidas por un objeto físico o topografía.

El principio de las relaciones transversales establece que todo lo que atraviesa o se entromete en las capas de los estratos es más joven que las capas de los estratos.

Metodología

grietas de desicación centrípeta (con una huella de dinosaurio en el centro) en la formación de Moenave Jurásico Bajo en el sitio de descubrimiento de San George Dinosaur en la granja Johnson, al suroeste de Utah.

Los métodos empleados por los sedimentólogos para recopilar datos y pruebas sobre la naturaleza y las condiciones de depósito de las rocas sedimentarias incluyen;

• Medir y describir el afloramiento y la distribución de la unidad de roca;
  • Describir la formación de rocas, un proceso formal de documentar el espesor, la litología, la aflora, la distribución, las relaciones de contacto con otras formaciones
  • Mapping the distribution of the rock unit, or units
• Descripciones de núcleo de roca (secado y extraído de pozos durante la exploración de hidrocarburos)
• Estratigrafía de secuencia
  • Describe la progresión de las unidades de roca dentro de una cuenca
• Describiendo la litología de la roca;
  • Petrología y petrografía; especialmente medición de textura, tamaño de grano, forma de grano (esférica, redondeo, etc.), clasificación y composición del sedimento
• Analizando la geoquímica de la roca
  • Geoquímica isotópica, incluyendo el uso de citas radiométricas, para determinar la edad de la roca, y su afinidad para las regiones de origen

Acontecimientos recientes

Los geólogos de la Universidad de Indiana (Bloomington) y el Instituto de Tecnología de Massachusetts han cuestionado la comprensión de larga data de cómo se forman algunas lutitas. La investigación, que aparece en la edición del 14 de diciembre de 2007 de Science, contradice la opinión predominante de los geólogos de que el lodo solo se asienta cuando el agua se mueve lentamente o está quieta, y en cambio muestra que "los lodos se acumulará incluso cuando las corrientes se muevan rápidamente." La investigación muestra que algunas lutitas pueden haberse formado en aguas de rápido movimiento: "Las lutitas se pueden depositar en condiciones más energéticas de lo que se supone ampliamente, lo que requiere una reevaluación de muchos registros geológicos."

Macquaker y Bohacs, al revisar la investigación de Schieber et al., afirman que "estos resultados exigen una reevaluación crítica de todas las lutitas previamente interpretadas como depositadas continuamente bajo aguas tranquilas". Estas rocas se usan ampliamente para inferir climas pasados, condiciones oceánicas y variaciones orbitales."

Una considerable investigación reciente sobre las lutitas ha sido impulsada por el esfuerzo reciente de producir hidrocarburos comercialmente a partir de ellas como yacimientos no convencionales, tanto en las formaciones de gas de esquisto como de petróleo de arenas compactas (o petróleo de arenas compactas ligeras).

Una investigación reciente realizada por un sedimentólogo australiano, Dutkiewicz, ha descrito cómo la geocirculación está relacionada con las temperaturas globales y el cambio climático. La investigación describió la circulación de carbono y agua, y los impactos del calor en la capacidad actual y futura de captura de carbono por parte del océano.