Formación de Rocas Sedimentarias y Procesos Geológicos

• La diagénesis es el proceso de transformación de los sedimentos en rocas sedimentarias.

• Ocurre en el interior de la corteza terrestre, en las cuencas sedimentarias (continentales: aluviales, fluviales, lacustres, glaciares, eólicas; marinas: plataformas continentales, arrecifes, fondos oceánicos; de transición: playas, deltas, estuarios, marismas y albuferas).

• La sedimentación está sometida a un proceso de subsidencia, que mantiene la cuenca como una depresión respecto a las áreas circundantes.

• Fases de la diagénesis:

1. Sedimentación en cuencas sedimentarias. Acumulación de los sedimentos. Implica:

• Intensa actividad biológica de bacterias y organismos detritívoros o descomponedores, que consumen oxígeno y desprenden CO2.

• El medio se vuelve reductor, por la ausencia de oxígeno y ácido por la presencia de CO2.

2. Compactación de las partículas. Se reduce el volumen de los poros del sedimento por el aumento de la presión ejercida por la acumulación de nuevos sedimentos en los estratos superiores y se expulsa el agua contenida en esos poros reducidos. Implica:

• Pérdida de la porosidad.

• Aumento de la densidad en los materiales.

3. Cementación. Las sales disueltas en el agua precipitan y llenan los poros, provocando la cementación de la roca. Implica:

• Consolidación de fragmentos.

• Fosilización de restos orgánicos.

4. Reacciones entre los minerales de las rocas sedimentarias, disolución, sustitución y recristalización. Las nuevas condiciones de presión y temperatura a las que se ven sometidas las rocas sedimentarias originan nuevos procesos.

▪ Disolución de minerales como calcita o sales.

▪ Sustitución de unos minerales por otros de distinta composición.

▪ Recristalización por un aumento del tamaño de los cristales que forman la roca. Implica:

• Formación de nuevos minerales como óxidos de hierro o pirita (sulfuro de hierro).

• Cambios en la estructura cristalina de los minerales.

• La fosilización es la mineralización de restos orgánicos que estaban englobados en el sedimento y que pasan a formar parte de las rocas.

• Principales cambios que se producen durante la fosilización:

• Mineralización de estructuras blandas, como la madera o los tejidos blandos animales, en ellos se sustituye el material orgánico original por minerales. Ejemplo: el xilópalo o madera fósil. (Su origen remonta entre 20 y 200 millones de años de troncos de bosques enterrados bajo cientos de metros de sedimentos. No forma cristales sino que adquiere la forma que poseía la muestra de madera tapada por arenas, y donde los sílices (SiO2) del cuarzo de la arena actuaron como mineralizante.)

• Reordenación de la estructura molecular, que pasa a adquirir otra más estable en las nuevas condiciones de presión y temperatura de la diagénesis. La resina de coníferas y fagáceas se transforma en ámbar, y la aragonita se transforma en calcita (cristales romboédricos). (En la naturaleza, el aragonito se presenta habitualmente como maclas múltiples, que le confieren aspecto de prisma hexagonal (aunque el aragonito no tenga estructura cristalina hexagonal, por eso se llama pseudohexagonal). También se encuentra como cristales apuntados, frecuentemente maclados también, como formas hialinas coraloides (flos-ferri), fibroso o fibrosorradiado, estalactítico, oolítico y pisolítico). Ambos, aragonito y calcita, son carbonato cálcico.

• Sustitución de unos minerales por otros, cambiándose el mineral inicial que forma el fósil por otro distinto. Por ejemplo, el carbonato de calcio puede disolverse y precipitar pirita en su lugar (sulfuro de hierro, FeS2).

• Formación de moldes, por disolución o putrefacción de los restos orgánicos mineralizados como las conchas y huesos, o incluso restos no mineralizados, como la madera, hojas, excrementos, etc., que pueden desaparecer y dejar un hueco con su forma. Si el hueco se llena con minerales o sedimento antes de que la presión lo colapse, se formará un molde del resto orgánico. Este proceso de disolución y relleno puede originar tanto moldes de los restos como moldes externos o internos.

- De los animales, en general, sólo se conservan las partes duras (que en parte ya estaban mineralizadas): conchas (Moluscos), caparazones (Crustáceos), huesos (vertebrados),..., pero a veces también se conservan partes blandas o animales completos: insectos incluidos en ámbar (→ resina fósil), Mamuts congelados en los aluviones de los ríos de Siberia,... De los vegetales, se suelen conservar las impresiones de las hojas y las partes lignificadas, que son las más resistentes.

• Los minerales petrogenéticos son los que con más frecuencia constituyen las rocas. Los más frecuentes son:

• CUARZO: Por presentar una gran estabilidad química, casi es inalterable a la meteorización química y física, es el mineral más abundante en los sedimentos que fueron transportados. Es abundante en las rocas sedimentarias detríticas como las areniscas y algunos conglomerados.

• MINERALES DE ARCILLA. La mayoría proceden de la alteración química de otros silicatos; por ejemplo, la meteorización por hidrólisis de algunos feldespatos del granito produce caolinita y la alteración de la biotita en ambientes sedimentarios marinos produce glauconita. El nombre de arcillas se aplica también a la roca que está formada por estos minerales arcillas.

• CARBONATOS: Su acumulación está íntimamente ligada a la actividad biológica. La precipitación del carbonato de calcio en el agua es la siguiente: CaCO3 + H2O + CO2 <--> (HCO3)2Ca. Cuando la concentración de CO2 en el agua aumenta y disminuye la temperatura del agua, el carbonato de calcio pasa a bicarbonato de calcio y se disuelve en el agua, cuando la concentración del CO2 disminuye por ser absorbido por las algas o por aumentar la temperatura del agua, se produce la precipitación del carbonato de calcio. Los dos minerales carbonatados más abundantes son:

• CALCITA o carbonato de calcio. Se forma por precipitación en medios acuáticos en los que se produce un descenso de la cantidad de CO2 disuelto. Este mineral es el principal componente de las rocas calizas.

• DOLOMITA o carbonato de calcio y magnesio. Se forma en medios acuáticos de climas áridos. Es el principal mineral de las rocas dolomitas.

• SULFATOS Y CLORUROS. Se forman en climas de aridez, al precipitarse en medios acuáticos poco profundos y con elevada evaporación. Así ocurre actualmente en el mar Muerto y en lagunas costeras de zonas áridas donde se forman salinas naturales.

• El mineral YESO es el principal componente de los yesos, grupo de rocas que tienen en su composición también minerales de arcillas.

• HALITA, SILVINA, CARNALITA son minerales componentes de las rocas llamadas sales. Junto con los yesos, constituyen el grupo de las rocas evaporíticas.

• Los minerales que constituyen las rocas sedimentarias se forman en los yacimientos que se originan en los ambientes sedimentarios.

• Los yacimientos de sales se originan en cuencas evaporíticas en ambientes sedimentarios marinos o de transición, donde la evaporación es muy intensa, la profundidad baja y como consecuencia se produce la precipitación de las sales de sulfatos y cloruros. En estos yacimientos se forman yesos (sulfato de Ca) y sales cloruros.

• Los placeres son yacimientos de ambientes sedimentarios fluviales o torrenciales en los que una corriente pierde velocidad depositando los minerales más densos. En estos yacimientos se acumulan oro, plata, platino, diamante, circón...

• Yacimientos de alteración se forman por la meteorización de rocas. No son propiamente yacimientos derivados de un proceso de sedimentación. Se forman óxidos e hidróxidos metálicos (principalmente hierro), a partir de sulfuros.

- Cuarzo: Fabricación de vidrio.

- Arcillas: Fabricación de cerámicas, lozas y porcelanas; industria química; fabricación de cemento.

- Calcaria y dolomita: Fabricación de cemento; industria química como regulador de pH de aguas.

- Yeso: Fabricación de escayolas.

- Halita: Industria alimentaria; uso como fundente del hielo en pavimentos; industria química en filtros descalcificadores de agua.

• GRAVAS Y ARENAS: Como material de construcción para relleno de desniveles, base para pavimentos, cimentación....

• ARENISCAS, CALIZAS Y DOLOMITAS: Como piezas de mampostería (muros, fachadas,....) o decorativas para la construcción.

• CARBÓN: Como combustible para centrales térmicas; industria química en filtros de carbón activo.

• PETRÓLEO: Se utiliza en la industria química para obtención de combustibles (gasolina, fuel, gasóleo, queroseno, butano, propano, .....), obtención de plásticos, pinturas, fertilizantes, materias textiles (poliéster, nylon, .....).

• Los penachos térmicos provocan un abombamiento de la corteza debajo de la cual se sitúan, porque tienen flotabilidad que los empuja hacia arriba. Las islas (como Hawái o Tenerife) que se originan por la formación de penachos térmicos tienden a sufrir inicialmente un ascenso isostático, alcanzando una gran altura.

Cuando el penacho térmico deja de ser activo, o la placa litosférica se desplaza, y como consecuencia, el volcán queda apartado del foco térmico, la litosfera privada del “flotador” situado bajo ella, que producía su levantamiento, comienza a hundirse, en lo que se llama subsidencia térmica. Las islas se van hundiendo a medida que se alejan del punto caliente, hasta transformarse en relieves submarinos.

Si el penacho térmico afecta a zonas de litosfera continental, estas, una vez que el penacho deja de ser activo, se hunden (por subsidencia) y forman zonas deprimidas e invadidas por el mar cuando el penacho se apaga y la zona se enfría. Así se formaron el Canal de la Mancha y el Mar Báltico.

Por otro lado, la acción erosiva provoca elevación del terreno al retirarse los materiales y quitarle así peso a la litosfera.

La subsidencia que ocurre en las cuencas sedimentarias debido al peso de los sedimentos acumulados, explica que puedan seguir acumulándose materiales.