Roca sedimentaria
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Las rocas sedimentarias son tipos de roca que se forman por la deposición de material en la Tierra superficie 's y dentro de los cuerpos de agua. La sedimentación es el nombre colectivo de los procesos que causan mineral y / o partículas orgánicas ( detritus) se asiente y se acumula o minerales para precipitar a partir de una solución . Las partículas que forman una roca sedimentaria mediante la acumulación se llaman sedimento . Antes de ser depositado, sedimento fue formado por la intemperie y la erosión en una zona de origen y, a continuación, transportado al lugar de deposición por agua , viento , hielo , movimiento de masas o glaciares que se llaman agentes de denudación.
La cubierta de roca sedimentaria de los continentes de la corteza de la Tierra es muy amplia, pero la contribución total de las rocas sedimentarias se estima en sólo el 8% del volumen total de la corteza. Las rocas sedimentarias son sólo una fina capa sobre una corteza que consiste principalmente ígneas y metamórficas . Las rocas sedimentarias se depositan en capas como estratos, formando una estructura llamada ropa de cama. El estudio de las rocas sedimentarias y estratos de roca proporciona información sobre la subsuelo que es útil para la ingeniería civil , por ejemplo en la construcción de caminos, casas , túneles, canales u otras construcciones. Las rocas sedimentarias son también fuentes importantes de recursos naturales como el carbón , los combustibles fósiles , el agua potable o minerales.
El estudio de la secuencia de estratos de roca sedimentaria es la principal fuente para el conocimiento científico acerca de la historia de la Tierra , incluyendo paleogeografía, paleoclimatología y la historia de la vida. La disciplina científica que estudia las propiedades y el origen de las rocas sedimentarias se llama sedimentología. Sedimentología es a la vez parte de la geología y geografía física y coincide en parte con otras disciplinas en el Ciencias de la tierra, como la edafología , geomorfología, geoquímica o geología estructural.
Clasificación genética
Sobre la base de los procesos responsables de su formación, rocas sedimentarias pueden subdividirse en cuatro grupos: rocas sedimentarias clásticas, bioquímicos (o biogénicas) rocas sedimentarias, rocas sedimentarias químicas y una cuarta categoría de "otros" rocas sedimentarias formadas por impactos, volcanismo, y otros procesos menores.
Rocas sedimentarias clásticas
Rocas sedimentarias clásticas se componen de minerales de silicato y fragmentos de roca que fueron transportados por los fluidos en movimiento (como carga de fondo, carga suspendida, o por fluye por gravedad sedimentos) y se depositaron cuando estos líquidos se detuvieron. Rocas clásticas se componen principalmente de cuarzo , feldespato , fragmentos líticos () de roca, minerales de arcilla, y mica; numerosos minerales pueden estar presentes como accesorios y pueden ser importantes a nivel local.
Sedimentos clásticos y rocas sedimentarias clásticas lo tanto, se subdividen de acuerdo con el tamaño de partícula dominante (diámetro). La mayoría de los geólogos utilizan el Udden-Wentworth escala de tamaño de grano y dividir el sedimento no consolidado en tres fracciones: grava (> 2 mm de diámetro), arena (1/16 a 2 mm de diámetro), y barro ( arcilla es <1/256 mm y limo es de entre 1/16 y 1/256 mm). La clasificación de las rocas sedimentarias clásticas paralela a este esquema; conglomerados y brechas se hacen sobre todo de grava, areniscas se hacen sobre todo de arena , y mudrocks se hacen sobre todo de barro. Esta subdivisión tripartita se refleja en las grandes categorías de rudites, areniscas, y lutitas, respectivamente, en la literatura antigua.
Barrio de estas tres grandes categorías se basa en diferencias en la forma (clast conglomerados y brechas), composición ( areniscas), tamaño y / o la textura del grano ( mudrocks).
Conglomerados y brechas
Los conglomerados se componen de manera dominante redondeada grava y brechas se componen de dominantemente angular grava.
Areniscas
Sistemas de clasificación de la piedra arenisca varían ampliamente, pero la mayoría de los geólogos han adoptado el esquema de Dott, que utiliza la abundancia relativa de cuarzo, feldespato, y los granos marco líticos y la abundancia de la matriz de barro entre estos granos más grandes.
- Composición de granos marco
- La relativa abundancia de granos marco de arenas determina la primera palabra en un nombre de la piedra arenisca. Para los propósitos de nomenclatura, la abundancia de granos marco se normaliza a cuarzo , feldespato , y fragmentos líticos formados a partir de otras rocas. Estos son los tres componentes más abundantes de areniscas; todos los otros minerales se consideran accesorios y no utilizados en la denominación de la roca, independientemente de la abundancia.
- Areniscas de cuarzo tienen> 90% de granos de cuarzo
- Areniscas feldespáticas tienen <90% de granos de cuarzo y feldespato más granos que los granos líticos
- Areniscas líticas tienen <90% de granos de cuarzo y granos más líticos que los granos de feldespato
- Abundancia de la matriz entre los granos de arena fangosa
- Cuando se depositan partículas de tamaño de la arena, el espacio entre los granos de arena o bien permanece abierta o se llena de lodo (limo y / o arcilla de tamaño de partícula).
- Areniscas "limpio" con el espacio de poro abierto (que más tarde puede ser llenado con cemento) se denominan areniscas
- Areniscas Muddy con abundante (> 10%) de la matriz fangosa se llaman vaques.
- Cuando se depositan partículas de tamaño de la arena, el espacio entre los granos de arena o bien permanece abierta o se llena de lodo (limo y / o arcilla de tamaño de partícula).
Seis nombres de arenisca son posibles utilizando descriptores para la composición del grano (cuarzo, feldspathic- y lithic-) y la cantidad de matriz (wacke o arenita). Por ejemplo, una arenita de cuarzo estaría compuesto por la mayoría (> 90%) los granos de cuarzo y tienen poca / ninguna matriz arcillosa entre los granos, un wacke lítica tendría abundantes granos líticos (<90% de cuarzo, el resto tendría más líticos que feldespato ) y abundante matriz de barro, etc.
Aunque el esquema de clasificación Dott es ampliamente utilizado por sedimentólogos, nombres comunes como grauvaca, arcosa, y arenisca de cuarzo están siendo ampliamente utilizados por los no especialistas y en la literatura popular.
Mudrocks
Mudrocks rocas sedimentarias se componen de al menos 50% limo y arcilla partículas a tama-. Estas partículas relativamente grano fino son transportados comúnmente como partículas en suspensión por flujo turbulento en el agua o el aire, y se deposita como las calmas de flujo y las partículas se fijan en suspensión.
La mayoría de los autores actualmente utilizan el término "mudrock" para referirse a todas las rocas compuestas predominantemente de barro. Mudrocks se pueden dividir en limolitas (compuestas predominantemente de partículas de limos), lutitas (mezcla subequal de partículas limo y arcilla de tamaño), y arcillas (compuestas principalmente de partículas de arcillas). La mayoría de los autores utilizan " shale "como término para un mudrock fisible (independientemente del tamaño de grano), aunque algunos literatura antigua utiliza el término "shale" como sinónimo de mudrock.
Rocas sedimentarias bioquímicas
Rocas sedimentarias bioquímicas se crean cuando los organismos utilizan materiales disueltos en el aire o el agua para construir sus tejidos. Los ejemplos incluyen:
- La mayoría de los tipos de piedra caliza se forma a partir de los esqueletos calcáreos de organismos como corales, moluscos, y foraminíferos.
- El carbón que se forma como las plantas eliminan el carbono de la atmósfera y se combinan con otros elementos para construir sus tejidos.
- Depósitos de sílex formado a partir de la acumulación de esqueletos silíceos de organismos microscópicos, tales como radiolarios y diatomeas.
Rocas sedimentarias químicas
Formas de rocas sedimentarias químicas cuando constituyentes minerales en solución se convierten en sobresaturada y inorgánicamente precipitar. Rocas sedimentarias químicas comunes incluyen piedra caliza y rocas compuesto por minerales evaporíticos como halita (sal de roca), silvita, barita y yeso .
"Otros" rocas sedimentarias
Esta cuarta categoría miscelánea incluye rocas formadas por Los flujos piroclásticos, brechas de impacto, brechas volcánicas, y otros procesos relativamente poco comunes.
Sistemas de clasificación de composición
Alternativamente, las rocas sedimentarias pueden subdividirse en grupos de composición en base a su mineralogía:
- Rocas sedimentarias Siliciclásticos, como se describió anteriormente, se predominantemente compuestas de minerales de silicato. El sedimento que compone estas rocas se transporta como carga de fondo, carga suspendida, o por fluye por gravedad sedimento. Sedimentitas clásticas se subdividen en conglomerados y brechas, arenisca, y mudrocks.
- Rocas sedimentarias de carbonato se componen de calcita (CaCO romboédrico 3), aragonita (CaCO 3 ortorrómbica), dolomita (CaMg (CO 3) 2), y otros minerales de carbonato basado en el CO 2-
3 de iones. Los ejemplos más comunes incluyen piedra caliza y dolomía. - Rocas sedimentarias evaporíticos están compuestos de minerales formados a partir de la evaporación del agua. Los minerales evaporíticos más comunes son carbonatos (calcita y otros basados en CO 2-
3), cloruros ( halita y otras construidas en Cl -), y sulfatos ( yeso y otras construidas en SO 2-
4). Rocas evaporíticos comúnmente incluyen abundante halita (sal de roca), yeso , y anhidrita. - Rocas sedimentarias ricas en materia orgánica tienen cantidades significativas de materia orgánica, por lo general por encima del 3% de carbono orgánico total. Los ejemplos más comunes incluyen el carbón , el petróleo de esquisto , así como rocas generadoras de petróleo y gas natural.
- Rocas sedimentarias silíceas están casi enteramente compuestas de sílice (SiO2), típicamente como sílex, ópalo, calcedonia u otras formas microcristalinas.
- Ricos en hierro rocas sedimentarias se componen de> 15% de hierro; las formas más comunes son formaciones de hierro bandeado y ironstones
- Rocas sedimentarias fosfatados están compuestos de minerales de fosfato y contienen más de 6,5% de fósforo ; ejemplos incluyen depósitos de nódulos de fosfato, camas de huesos, y mudrocks fosfatados
Deposición y diagénesis
Transporte de sedimentos y deposición
Sedimentarias rocas se forman cuando el sedimento es depositado sin aire, hielo, viento, gravedad, o en los flujos de agua que transportan las partículas en suspensión. Este sedimento se forma a menudo cuando meteorización y erosión romper una roca en el material suelto en un área de origen. El material es entonces transportado de la zona de origen a la zona de deposición. El tipo de sedimento transportado depende de la geología de la hinterland (área fuente de los sedimentos). Sin embargo, algunas rocas sedimentarias, como evaporitas, se componen de material que se formó en el lugar de deposición. La naturaleza de una roca sedimentaria, por tanto, no sólo depende de la oferta de sedimentos, sino también de la Medio sedimentario en el que se formó.
Diagénesis
El término diagénesis se utiliza para describir todos los químicos, físicos y cambios biológicos, incluyendo cementación, sufrido por un sedimento después de su depósito inicial, exclusiva de la erosión superficial. Algunos de estos procesos provocan que el sedimento se consolidar: un compacto de formas, de sustancias sólidas fuera de material suelto. Rocas sedimentarias jóvenes, especialmente las de Cuaternario (el período más reciente de la escala de tiempo geológico ) están a menudo todavía no consolidada. Como la deposición de sedimentos se acumula, la sobrecargar (o litostática) aumenta la presión y un proceso conocido como litificacion lleva a cabo.
Las rocas sedimentarias se menudo saturados con agua de mar o las aguas subterráneas, en el que los minerales pueden disolverse o desde el cual los minerales pueden precipitar. Minerales precipitantes reducen la espacio poroso en una roca, un proceso llamado cementación. Debido a la disminución en el espacio de los poros, el original fluidos connados son expulsados. Los minerales precipitados forman un cemento y hacen que la roca más compacto y competente. De esta manera, clastos sueltos en una roca sedimentaria pueden llegar a ser "pegados" juntos.
Cuando la sedimentación continúa, una capa de roca más antigua queda enterrado profundo como resultado. La presión litostática en la roca aumenta debido al peso del sedimento suprayacente. Esto hace que la compactación, un proceso en el que los granos se reorganizan mecánicamente. La compactación es, por ejemplo, un proceso de diagenética importante en arcilla, que inicialmente puede consistir en 60% de agua. Durante la compactación, se pulsa esta agua intersticial de los espacios porosos. Compacation también puede ser el resultado de la disolución de granos por solución presión. El material disuelto precipita de nuevo en espacios de poros abiertos, que significa que hay un flujo neto de material en los poros. Sin embargo, en algunos casos una cierta disuelve minerales y no precipitan de nuevo. Este proceso se llama lixiviación y aumenta el espacio de los poros de la roca.
Algunos bioquímicos procesos, como la actividad de las bacterias , pueden afectar a los minerales en una roca, por lo que se ve como parte de la diagénesis. Hongos y plantas (por su raíces) y varios otros organismos que viven debajo de la superficie también pueden influir en la diagénesis.
Entierro de rocas debido a la sedimentación continua conduce a un aumento de presión y temperatura, que estimula ciertas reacciones químicas. Un ejemplo es las reacciones mediante las cuales material orgánico se convierte lignito o carbón . Cuando la temperatura y la presión del aumento aún más, el reino de la diagénesis, deja paso a metamorfismo, el proceso que forma roca metamórfica .
Propiedades
Color
El color de una roca sedimentaria es a menudo determinado principalmente por hierro , un elemento con dos grandes óxidos: de hierro (II) y óxido de hierro (III) de óxido. Hierro (II) óxido únicas formas bajo circunstancias anóxicas y da la roca un color gris o verdoso. De hierro (III) de óxido es a menudo en la forma de la mineral hematita y da la roca un color rojizo al color marrón. En climas continentales áridas rocas están en contacto directo con la atmósfera, y la oxidación es un proceso importante, dando la roca un color rojo o naranja. Secuencias gruesas de rocas sedimentarias rojas formadas en climas áridos son llamados capas rojas. Sin embargo, un color rojo no significa necesariamente que la roca se formó en un ambiente continental o el clima árido.
La presencia de material orgánico puede colorear una roca de color negro o gris. La materia orgánica es de carácter formado a partir de organismos muertos, en su mayoría plantas. Normalmente, dicho material eventualmente decae por la oxidación o la actividad bacteriana. En circunstancias anóxicos, sin embargo, el material orgánico no puede decaer y se convierte en un sedimento oscuro, ricos en materia orgánica. Esto, puede, por ejemplo, se producen en la parte inferior de los mares y lagos profundos. No es poco corriente de agua en tales entornos, así el oxígeno del agua de la superficie no se baja, y el sedimento depositado es normalmente una arcilla oscura fina. Rocas oscuras ricas en materia orgánica, por lo tanto a menudo lutitas.
Textura
La tamaño, forma y orientación de clastos o minerales en una roca se llama su textura. La textura es una propiedad pequeña escala de una roca, pero determina muchas de sus propiedades a gran escala, tales como la densidad , porosidad o permeabilidad.
Rocas clásticas tienen una "textura clástica ', lo que significa que consisten en clastos. La orientación 3D de estos clastos se llama la tela de la roca. Entre los clastos la roca puede estar compuesto de una matriz o un cemento (este último puede consistir en cristales de uno o más minerales precipitados). El tamaño y la forma de clastos se pueden utilizar para determinar la velocidad y la dirección de actual en el ambiente sedimentario donde se formó la roca; bien, lodo calcáreo sólo se asienta en el agua tranquila, mientras grava y grandes clastos sólo son depositados por el agua que se mueve rápidamente. El tamaño de grano de una roca se expresa generalmente con el Escala de Wentworth, aunque escalas alternativas se utilizan a veces. El tamaño de grano se puede expresar como un diámetro o un volumen, y es siempre un valor medio - una roca se compone de clastos con diferentes tamaños. La distribución estadística de tamaños de grano es diferente para diferentes tipos de roca y se describe en una propiedad llamada la la clasificación de la roca. Cuando todos los clastos son más o menos del mismo tamaño, la roca se llama 'bien ordenados ", cuando hay una gran dispersión en el tamaño de grano, la roca se llama" mal ordenadas ".
La forma de clastos puede reflejar el origen de la roca.
Coquina, una roca compuesta por clastos de conchas rotas, sólo se puede formar en el agua enérgico. La forma de un clasto se puede describir mediante el uso de cuatro parámetros:
- La textura superficial describe la cantidad de alivio a pequeña escala de la superficie de un grano que es demasiado pequeño para influir en la forma general.
- redondeo describe la suavidad general de la forma de un grano.
- ' Esfericidad 'describe el grado en que el grano se aproxima a una esfera .
- ' Grano "describe la forma tridimensional de la veta.
Rocas sedimentarias químicas tienen una textura no clástico, compuesto enteramente de cristales. Para describir una textura tal, sólo el tamaño medio de los cristales y el tejido son necesarios.
Mineralogía
La mayoría de las rocas sedimentarias contienen ya sea de cuarzo (especialmente rocas siliciclásticas) o calcita (especialmente rocas carbonatadas). En contraste con las rocas ígneas y metamórficas, unas rocas sedimentarias generalmente contiene muy pocas diferentes minerales importantes. Sin embargo, el origen de los minerales en una roca sedimentaria es a menudo más complejos que los de una roca ígnea. Los minerales en una roca sedimentaria se han formado por la precipitación durante la sedimentación o diagénesis. En el segundo caso, el precipitado mineral puede haber crecido en una generación anterior de cemento. Una historia diagenética complejo puede ser estudiado por mineralogía óptica, utilizando una microscopio petrográfico.
Las rocas carbonatadas dominante consisten en carbonatos minerales como calcita , aragonita o dolomita. Tanto cemento y clastos (incluyendo fósiles y ooides) de una roca carbonatada puede consistir en minerales carbonatados. La mineralogía de una roca clástica se determina por el material suministrado desde el área de origen, el modo de transporte hasta el lugar de deposición y la estabilidad de un mineral particular. La estabilidad de los principales minerales que forman rocas (su resistencia a la intemperie) se expresa por Series de Bowen. En esta serie, el cuarzo es más estable, seguido de feldespato , micas, y otros minerales menos estables que sólo están presentes cuando se ha producido poco desgaste. La cantidad de meteorización depende principalmente de la distancia a la zona de origen, el clima local y el tiempo necesario para que el sedimento sea transportado allí. En las rocas sedimentarias más, mica, minerales de feldespato y menos estables han reaccionado a minerales de arcilla como caolinita, ilita o esmectita.
Fósiles
Entre los tres principales tipos de rocas, los fósiles se encuentran más comúnmente en las rocas sedimentarias. A diferencia de la mayoría de las rocas ígneas y metamórficas, rocas sedimentarias se forman a temperaturas y presiones que no destruyan los restos fósiles. A menudo, estos fósiles sólo pueden ser visibles cuando se estudian bajo un microscopio ( microfósiles) o con una lupa.
Los organismos muertos en la naturaleza por lo general se eliminan rápidamente por carroñeros, bacterias , podredumbre y la erosión, la sedimentación, pero puede contribuir a las circunstancias excepcionales en que estos procesos naturales no pueden trabajar, causando fosilización. La posibilidad de fosilización es mayor cuando la velocidad de sedimentación es alta (de manera que una carcasa está enterrado rápidamente), en ambientes anóxicos (donde se produce poca actividad bacteriana) o cuando el organismo tenía un esqueleto particularmente duro. , Fósiles más grandes bien conservados son relativamente raros.
Los fósiles pueden ser ambos los restos directos o huellas de los organismos y sus esqueletos. Más comúnmente conservados son las partes más duras de organismos tales como huesos, conchas, leñosa el tejido de las plantas. El tejido blando tiene una probabilidad mucho menor de ser preservada y el tejido fosilizado y suave de los animales más viejos de 40 millones de años es muy poco frecuente. Impresiones de organismos hechos en vida se llaman huellas fósiles. Ejemplos son madrigueras, huellas, etc.
Ser parte de una roca sedimentaria o metamórfica, los fósiles se someten a la misma procesos diagenéticos como la roca. Una cáscara que consta de calcita puede disolver por ejemplo, mientras que un cemento de sílice a continuación se llena la cavidad. De la misma manera, los minerales precipitantes pueden llenar las cavidades anteriormente ocupados por vasos sanguíneos, tejido vascular o de otros tejidos blandos. Esto preserva la forma del organismo, pero cambia la composición química, un proceso llamado permineralización. Los minerales más comunes en los cementos permineralización son carbonatos (especialmente de calcita), formas de sílice amorfa ( calcedonia, pedernal, sílex) y pirita . En el caso de los cementos de sílice, el proceso se llama litificacion.
A alta presión y temperatura, la material orgánico de un organismo muerto se somete a reacciones químicas en las que volátiles como el agua y el dióxido de carbono son expulsados. El fósil, al final, consiste en una fina capa de carbono puro o su forma mineralizada, grafito. Esta forma de fosilización se llama carbonización. Es particularmente importante que los fósiles de plantas. El mismo proceso es responsable de la formación de los combustibles fósiles como lignito o carbón .
Estructuras sedimentarias primarias
Estructuras en rocas sedimentarias se pueden dividir en las estructuras "primarios" (formadas durante la deposición) y estructuras "secundarios" (formados después de la deposición). A diferencia de texturas, estructuras son siempre características de gran escala que puede ser fácilmente estudiadas en el campo. Las estructuras sedimentarias pueden decir algo sobre el ambiente sedimentario o pueden servir para contar qué lado originalmente enfrentaba hasta donde la tectónica han inclinado o volcado capas sedimentarias.
Las rocas sedimentarias se establecen en capas llamadas camas o estratos. Una cama se define como una capa de roca que tiene un uniforme litología y la textura. Camas forman por la deposición de capas de sedimento en la parte superior de la otra. La secuencia de camas que caracteriza a las rocas sedimentarias se llama ropa de cama. Camas individuales pueden ser un par de centímetros a varios metros de espesor. Finer, capas menos pronunciados se llaman láminas y la estructura que se forma en una roca se llama laminación. Láminas son generalmente menos de una gruesa pocos centímetros. Aunque la ropa de cama y laminación son a menudo originalmente horizontal en la naturaleza, esto no es siempre el caso. En algunos entornos, las camas se depositan en un ángulo (generalmente pequeña). A veces existen varios conjuntos de capas con diferentes orientaciones en la misma roca, una estructura llamada estratificación cruzada. Formas estratificación cruzada cuando se produce la erosión a pequeña escala durante la deposición, cortando parte de las camas. Nuevas camas forman entonces en un ángulo para los mayores.
Lo contrario de la estratificación cruzada es la laminación paralela, donde toda la estratificación sedimentaria es paralelo. Con laminaciones, las diferencias son causadas generalmente por cambios cíclicos en el suministro de sedimentos, causadas por ejemplo por los cambios estacionales en las precipitaciones, la temperatura o la actividad bioquímica. Láminas que representan los cambios estacionales (similar a anillos de los árboles) se llaman varvas. Cualquier roca sedimentaria compuesta de milímetros o más finas capas de escala puede ser nombrado con el laminite término general. Algunas rocas tienen ninguna laminación en absoluto, su carácter estructural se llama cama enorme.
Ropa de cama gradual es una estructura en la que se producen las camas con un tamaño de grano más pequeño en la parte superior de las camas con granos más grandes. Esta estructura se forma cuando el agua que fluye rápido deja de fluir. Grandes clastos, más pesados en suspensión se depositan clastos primero, luego más pequeños. Aunque las camas graduada puede formar en muchos entornos diferentes, es característico de corrientes de turbidez.
La bedform (la superficie de una cama en particular) puede ser indicativo de un entorno sedimentaria particular, también. Los ejemplos de formas de fondo incluyen dunas y marcas de olas. Sole marcas, como las marcas de herramientas y moldes de flauta, son arboledas clavaron en una capa sedimentaria que se conservan. Estos son a menudo estructuras alargadas y pueden ser utilizados para establecer la dirección del flujo durante la deposición.
Ondulaciones de fondo también se forman en el agua que fluye. Hay dos tipos: ondulaciones de la onda asimétricas y ondulaciones actuales simétricas. Ambientes donde la corriente es en una sola dirección, como ríos, producen ondulaciones asimétricas. El flanco más largo de dichas ondas está orientada opuesta a la dirección de la corriente. Ondulaciones de la onda se producen en entornos donde se producen corrientes en todas las direcciones, como planicies de marea.
Otro tipo de forma de cama son mudcracks, causada por la deshidratación del sedimento que de vez en cuando viene por encima de la superficie del agua. Estas estructuras se encuentran comúnmente en planicies de marea o apuntar bares a lo largo de los ríos.
Estructuras sedimentarias secundarios
Estructuras sedimentarias secundarias son estructuras en las rocas sedimentarias que se formaron después de la deposición. Tales estructuras se forman por procesos químicos, físicos y biológicos en el interior del sedimento. Pueden ser indicadores de circunstancias después de la deposición. Algunos pueden ser utilizados como forma de criterios.
Presencia orgánica en un sedimento puede dejar más huellas que sólo los fósiles. Pistas en conserva y madrigueras son ejemplos de huellas fósiles (también llamados icnofósiles). Algunas trazas fósiles tales como huellas de patas de los dinosaurios o los primeros seres humanos pueden capturar la imaginación humana, pero tales rastros son relativamente raros. La mayoría de las trazas fósiles son madrigueras de moluscos y artrópodos . Esta madriguera se llama bioturbación por sedimentólogos. Puede ser un indicador valioso del medio ambiente biológico y ecológico después se depositó el sedimento. Por otro lado, la actividad de los organismos de madriguera puede destruir otras estructuras (primarios) en el sedimento, haciendo una reconstrucción más difícil.
Las estructuras secundarias pueden también han sido formados por diagénesis o la formación de un suelo ( pedogénesis) cuando un sedimento se expone por encima del nivel del agua. Un ejemplo de una estructura diagenética común en rocas carbonatadas es una estilolita. Estilolitas son planos irregulares eran material se disolvió en los fluidos de los poros de la roca. El resultado de la precipitación de ciertas especies químicas puede ser la coloración y tinción de la roca, o la formación de concreciones. Las concreciones son aproximadamente cuerpos concéntricos con una composición diferente de la roca huésped. Su formación puede ser el resultado de la precipitación localizada debido a pequeñas diferencias en la composición o porosidad de la roca huésped, como alrededor de los fósiles, dentro de madrigueras o alrededor de las raíces de las plantas. En las rocas carbonatadas como piedra caliza o tiza, chert o concreciones de sílex son comunes, mientras que las areniscas terrestres pueden tener concreciones de hierro. Concreciones de calcita en arcilla se llaman concreciones septarian.
Después de la deposición, los procesos físicos puede deformar el sedimento, formando una tercera clase de estructuras secundarias. Densidad contrastes entre diferentes capas sedimentarias, como entre la arena y la arcilla, puede resultar en estructuras de llama o carga arroja, formado por invertida diapirismo. El diapirismo hace que la capa superior más densa a hundirse en la otra capa. A veces, puede resultar contraste de densidad o crecer cuando una de las litologías deshidrata. La arcilla puede ser fácilmente comprimido como resultado de la deshidratación, mientras que la arena conserva el mismo volumen y se convierte en relativamente menos denso. Por otro lado, cuando el la presión de poro fluido en una capa de arena supera un punto crítico de la arena puede fluir a través de capas superpuestas de arcilla, formando cuerpos discordantes de rocas sedimentarias llamadas diques sedimentarias (puede formar el mismo proceso volcanes de lodo en la superficie).
Un dique sedimentaria también se puede formar en un clima frío, donde el suelo está permanentemente congelado durante una gran parte del año. Erosión heladas pueden formar grietas en el suelo que se llenan de escombros desde arriba. Tales estructuras se pueden utilizar como indicadores del clima así como la forma de estructuras.
Contrastes de densidad también pueden causar a pequeña escala fallamiento , incluso mientras la sedimentación continúa (syn-sedimentaria fallas). Tal fallamiento también puede ocurrir cuando grandes masas de sedimentos no litificado se depositan en una pendiente, como por ejemplo en el lado frontal de un delta o la talud continental. Inestabilidades en tales sedimentos pueden resultar en caída. Las estructuras resultantes en la roca son syn-sedimentaria pliegues y fallas, que pueden ser difíciles de distinguir de pliegues y fallas formadas por fuerzas tectónicas en rocas Lithified.
Ambientes sedimentarios
El entorno en el que se forma una roca sedimentaria se llama el ambiente sedimentario. Cada entorno tiene una combinación característica de los procesos y las circunstancias geológicas. El tipo de sedimento que se deposita no sólo depende de los sedimentos que se transporta a un lugar, sino también en el propio medio ambiente.
Un marino medio ambiente significa la roca se formó en un mar o el océano . A menudo, se hace una distinción entre los ambientes marinos profundos y superficiales. Marina profunda por lo general se refiere a los entornos de más de 200 m por debajo de la superficie del agua. Existen adyacente ambientes marinos poco profundos a costas y se puede extender a los límites de la plataforma continental. El agua en tales ambientes tiene una energía generalmente más alto que en ambientes profundos, debido actividad de las ondas. Esto significa partículas de sedimento más gruesas pueden ser transportados y el sedimento depositado puede ser más gruesa que en entornos de profundidad. Cuando el sedimento disponible es transportado desde el continente, una alternancia de arena , arcilla y limo se deposita. Cuando el continente está lejos, la cantidad de tales sedimentos traídos puede ser pequeña, y los procesos bioquímicos dominan el tipo de roca que se forma. Especialmente en los climas cálidos, ambientes marinos someros ver lejos de la costa, principalmente deposición de rocas carbonatadas. La poca profundidad, el agua caliente es un hábitat ideal para muchos pequeños organismos que construyen esqueletos de carbonato. Cuando estos organismos mueren sus esqueletos hundirse hasta el fondo, formando una gruesa capa de lodo calizo que pueden lithify en caliza. Ambientes marinos poco profundos calientes también son ambientes ideales para la arrecifes de coral, donde el sedimento se compone principalmente de los esqueletos calcáreos de organismos más grandes.
En ambientes marinos profundos, la corriente de agua sobre el fondo del mar es pequeño. Sólo las partículas finas pueden ser transportados a esos lugares. Normalmente los sedimentos se depositen en el fondo del océano se arcilla fina o pequeños esqueletos de los microorganismos. A las 4 km de profundidad, la solubilidad de los carbonatos aumenta dramáticamente (la zona de profundidad en la que esto ocurre se denomina lisoclina). Sedimento calcáreo que se hunde por debajo de la lisoclina disuelva, así que no hay piedra caliza puede formarse debajo de esta profundidad. Los esqueletos de los microorganismos formados por sílice (tales como radiolarios) todavía depositar sin embargo. Un ejemplo de una roca formada a partir de esqueletos de sílice es radiolarite. Cuando el fondo del mar tiene una pequeña inclinación, por ejemplo en el taludes continentales, la cubierta sedimentaria pueden volverse inestables, provocando corrientes de turbidez. Las corrientes de turbidez son perturbaciones graves del normalmente bastante profunda medio marino y pueden causar la geológicamente hablando deposición instantánea de grandes cantidades de sedimentos, como arena y limo. La secuencia de roca formada por una corriente de turbidez se llama turbidite.
La costa es un entorno dominado por la acción del oleaje. En la playa , sedimentos gruesos dominantemente como arena o grava se deposita, a menudo mezclada con fragmentos de conchas. Planicies de marea y bancos son lugares que a veces se secan debido a la marea . A menudo son transversal cortada por barrancos, donde la corriente es fuerte y el tamaño de grano del sedimento depositado es mayor. ¿Dónde lo largo de una costa (ya sea en la costa de un mar o un lago) ríos entran en el cuerpo de agua, pueden formar deltas. Estos son grandes acumulaciones de sedimentos transportados desde el continente a lugares frente a la desembocadura del río. Deltas son predominantemente compuestas de sedimentos clásticos.
Una roca sedimentaria formada en la tierra tiene un ambiente sedimentario continental. Ejemplos de ambientes continentales son lagunas, lagos, pantanos, llanuras aluviales y conos de deyección. En el agua tranquila de pantanos, lagos y lagunas, sedimento fino se deposita, mezclado con materia orgánica de plantas y animales muertos. En los ríos, la energía del agua es mucho mayor y el material transportado se compone de sedimento clástico. Además el transporte por el agua, los sedimentos en ambientes continentales también ser transportado por el viento o los glaciares. Los sedimentos transportados por el viento se llama eólica y está siempre muy bien ordenadas, mientras que los sedimentos transportados por un glaciar se llama glacial y se caracteriza por muy mala clasificación.
Facies sedimentarias
Ambientes sedimentarios generalmente existen uno junto al otro en ciertas sucesiones naturales. Una playa, donde se deposita arena y grava, se suele delimitada por un entorno marino un poco más profundo en alta mar, donde los sedimentos más finos se depositan al mismo tiempo. Detrás de la playa, no puede haber dunas (donde la deposición dominante es así arena ordenada) o una laguna (donde se deposita fina arcilla y materia orgánica). Cada ambiente sedimentario tiene sus propios depósitos característicos. La roca típica formada en un determinado entorno se llama sus facies sedimentarias. Cuando los estratos sedimentarios se acumulan a través del tiempo, el entorno puede cambiar, formando un cambio de facies en el subsuelo en un solo lugar. Por otro lado, cuando una capa de roca con una cierta edad es seguido lateralmente, la litología (el tipo de roca) y facies eventualmente cambian.
Facies se pueden distinguir en una serie de formas: las formas más comunes son la litología (por ejemplo: piedra caliza, piedra arenisca o roca sedimentaria) o fósiles . contenido de Coral, por ejemplo, sólo vive en entornos y fósiles de corales marinos cálidos y poco profundos son, pues, típico de facies marinas someras. Facies determinados por la litología se llaman litofacies; facies determinados por los fósiles son biofacies.
Ambientes sedimentarios pueden cambiar sus posiciones geográficas a través del tiempo. Líneas costeras pueden cambiar en la dirección del mar cuando el nivel del mar cae, cuando la superficie se eleva debido a las fuerzas tectónicas en la corteza terrestre o cuando un río forma un gran delta. En el subsuelo, tales cambios geográficos de ambientes sedimentarios del pasado se registran en los cambios en las facies sedimentarias. Esto significa que facies sedimentarias pueden cambiar, ya sea paralelo o perpendicular a una capa imaginaria de roca con una edad fija, un fenómeno descrito por la ley de Walther.
La situación en la que las costas se mueven en la dirección del continente se llama transgresión. En el caso de transgresión, facies marinas más profundas se depositan sobre facies menos profundas, una sucesión llamado onlap. La regresión es la situación en la que una costa costa se mueve en la dirección de la mar. Con la regresión, facies más someras se depositan en la parte superior de la facies más profundas, una situación llamada offlap.
Las facies de todas las rocas de una cierta edad se pueden trazar en un mapa para dar una visión general de la paleogeografía. Una secuencia de mapas para diferentes edades puede dar una idea de la evolución de la geografía regional.
Cuencas sedimentarias
Lugares donde la sedimentación a gran escala se lleva a cabo se llaman cuencas sedimentarias. La cantidad de sedimento que puede ser depositado en una cuenca depende de la profundidad de la cuenca, el llamado espacio de alojamiento. Profundidad, forma y tamaño de una cuenca dependen de la tectónica, los movimientos dentro de la de la Tierra litosfera. Cuando la litosfera se mueve hacia arriba ( levantamiento tectónico), la tierra finalmente se eleva por encima del nivel del mar, por lo que y la erosión remueve el material, y la zona se convierte en una fuente de nuevos sedimentos. Cuando la litosfera se mueve hacia abajo ( subsidencia tectónica), se forma una cuenca y la sedimentación pueden tener lugar. Cuando la litosfera sigue remitiendo, sigue siendo creado un nuevo espacio de alojamiento.
Un tipo de cuenca formada por el movimiento aparte de dos piezas de un continente se llama una cuenca de rift. Cuencas Rift son cuencas alargadas, estrechas y profundas. Debido al movimiento divergente, la litosfera se estira y se adelgaza, de manera que el calor se eleva astenosfera y calienta la cuenca de rift suprayacente. Aparte de sedimentos continentales, cuencas de rift normalmente también tienen parte de su relleno que consiste en depósitos volcánicos. Cuando la cuenca crece debido a la continua estiramiento de la litosfera, la grieta crece y el mar puede entrar, formando depósitos marinos.
Cuando una pieza de litosfera que se calentó y estiró enfría de nuevo, su densidad aumenta, causando el hundimiento isostático. Si este hundimiento continúa el tiempo suficiente la cuenca se denomina cuenca del hundimiento. Ejemplos de cuencas sag son las regiones a lo largo de pasivos márgenes continentales, pero cuencas sag también se pueden encontrar en el interior de los continentes. En las cuencas del SAG, el peso adicional de los sedimentos del nuevo depósito es suficiente para mantener el hundimiento de ir en un círculo vicioso. El espesor total del relleno sedimentario en unas cuencas sag por lo tanto puede ser superior a 10 km.
Un tercer tipo de cuenca existe a lo largo de los límites de placas convergentes - lugares donde uno . placas tectónicas se mueve debajo de la otra en la astenosfera La curvas placa subducción y forma una cuenca palestra arco en frente de la placa-an, profunda cuenca asimétrica alargada primordial. Cuencas Fore-arco están llenos de depósitos marinos profundos y secuencias gruesas de turbiditas. Dicho relleno se llama flysch. Cuando el movimiento convergente de las dos placas resultados en colisión continental, la cuenca se hace menos profunda y se desarrolla en una lavabo del cabo. Al mismo tiempo, el levantamiento tectónico forma un cinturón de montaña en la placa superior, de la que se erosionan grandes cantidades de material y se transportan a la cuenca . Dicho material de erosión de una cadena creciente montaña se llama melaza y tiene ya sea un infante de marina poco profunda o una facies continentales.
Al mismo tiempo, el peso creciente de la correa de montaña puede causar el hundimiento isostático en el área de la placa superior en el otro lado a la correa de montaña. El tipo de cuenca resultante de este hundimiento se llama cuenca del back-arc y por lo general es llenado por depósitos marinos someros y melaza.
Influencia de los ciclos astronómicos
En muchos casos facies cambios y otras características litológicas en secuencias de rocas sedimentarias tienen una naturaleza cíclica. Esta naturaleza cíclica fue causada por cambios cíclicos en el suministro de sedimentos y el medio ambiente sedimentario. La mayoría de estos cambios cíclicos son causados por astronómicas ciclos. Ciclos astronómicos cortos pueden ser la diferencia entre las mareas o la marea de primavera cada dos semanas. En una escala de tiempo más amplio, los cambios cíclicos en el clima y el nivel del mar son causados por los ciclos de Milankovitch : cambios cíclicos en la orientación y / o la posición del eje de rotación de la Tierra y orbita alrededor del Sol Hay un número de ciclos de Milankovitch conocido, con una duración entre 10.000 y 200.000 años.
Relativamente pequeños cambios en la orientación del eje de la Tierra o la longitud de las estaciones pueden ser una gran influencia en el clima de la Tierra. Un ejemplo son las edades de hielo de los últimos 2,6 millones años (el Cuaternario de época ), que se supone que han sido causados por los ciclos astronómicos. El cambio climático puede influir en el nivel global del mar (y por lo tanto la cantidad de espacio de alojamiento en las cuencas sedimentarias) y el suministro de sedimentos de una determinada región. Eventualmente, los pequeños cambios en los parámetros astronómicos pueden causar grandes cambios en el entorno sedimentaria y la sedimentación.
Las tasas de sedimentación
La velocidad a la que se deposita sedimentos difiere dependiendo de la ubicación. Un canal en un plano de marea puede ver la deposición de un par de metros de sedimentos en un día, mientras que en el fondo del océano profundo cada año sólo unos pocos milímetros de acumular sedimentos. Una distinción se puede hacer entre la sedimentación normal y la sedimentación causada por procesos catastróficos. Esta última categoría incluye todo tipo de procesos excepcionales repentinos como los movimientos de masas, deslizamientos de rocas o inundaciones . Procesos catastróficos pueden ver la deposición repentina de una gran cantidad de sedimento a la vez. En algunos ambientes sedimentarios, la mayor parte de la columna total de rocas sedimentarias se forman por procesos catastróficos, a pesar de que el medio ambiente es por lo general un lugar tranquilo. Otros ambientes sedimentarios están dominadas por, sedimentación curso normal.
En muchos casos, la sedimentación se produce lentamente. En un desierto , por ejemplo, los depósitos eólicos materiales siliciclástica (arena o limo) en algunos lugares, o las inundaciones catastróficas de un wadi pueden causar depósitos repentinos de grandes cantidades de material detrítico, pero en la mayoría de los lugares la erosión eólica domina. La cantidad de roca sedimentaria que se forma no sólo depende de la cantidad de material suministrado, sino también de lo bien que consolida el material. La erosión remueve el sedimento depositado más poco después de la deposición.
Estratigrafía
Que las nuevas capas de rocas están por encima de las capas de roca de más edad se afirma en el principio de superposición. Por lo general hay algunas lagunas en la secuencia de llamada discordancias. Estos representan los períodos en que no hay nuevos sedimentos fueron establecidas, o cuando capas sedimentarias anteriores plantearon sobre el nivel del mar y erosionados.
Las rocas sedimentarias contienen información importante acerca de la historia de la Tierra . Contienen fósiles , los restos conservados de antiguas plantas y animales . El carbón se considera un tipo de roca sedimentaria. La composición de los sedimentos nos proporciona pistas sobre la roca original. Las diferencias entre capas sucesivas indican cambios en el entorno en el tiempo. Las rocas sedimentarias pueden contener fósiles, ya que, a diferencia de la mayoría de las rocas ígneas y metamórficas, forman a temperaturas y presiones que no destruyan los restos fósiles.
