Geoquimica de los procesos sedimentarios

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Geoquimica de los procesos sedimentarios

  1. 1. CAPÍTULO XI: GEOQUÍMICA DE LOS PROCESOS SEDIMENTARIOS Meteorización. Tipos de meteorización: Física y química. Productos finales d e la meteorización. Susceptibilidad de los minerales a la meteorización. Cambios químicos en las rocas. Ambientes de sedimentación. Procesos de la díagénesis.
  2. 2. METEORIZACIÓNMeteorización es el proceso general que experimentan los materiales en la corteza como respuesta a las condiciones de contacto o proximidad con la atmósfera, hidrosfera y biosfera. (Brunsden,1979) EN LAS ROCAS SE PRODUCENALTERACIONES Y TRANSFORMACIONES Físicas y químcas Transformaciones físicas: acciones mecánicas que generan desagregacióno fragmentación de las rocas. Se deben a: TENSIONESPOR CAMBIOS DE VOLUMEN(expansióny contracción) ACUÑAMIENTOS (empapamiento-desecación, crecimientode cristales, trermoclastia,crecimientode raíces,alivio de carga...) Transformacionesquímicas: procesos de alteración que generan descomposición y corrosiónde las rocas. Reacciones de hidrólisis, hidratación, disolución, oxidación reducción, carbonatacióny quelación Desgaste por disolución.
  3. 3. METEORIZACIÓN FÍSICA- PROCESOS BÁSICOS LAJAMIENTO.-Formación de diaclasas paralelas o subparalelas a la superficie por pérdida de carga. Fragmentación de la roca en láminas (desescamación) con desarrollo de formas tipo domo. CRECIMIENTO DE CRISTALES.-Aumento de volumen por congelación o evaporación. Crioclastia en ambientes periglaciares con formación de derrubios por desagregación granular y en bloques. Haloclastia en climas áridos y en zonas costeras
  4. 4. TERMOCLASTIA.-MODIFICACINES EL ELVOLUMEN DE LA ROCA POR ACCIÓNTÉRMICA. EFECTOS MUY LIMITADOSCON CIERTA IMPORTANCIA EN ZONASÁRIDAS. HIDRATACIÓN FÍSICA.- HUMECTACIÓN-DESECACIÓNCON EXPANSIÓN-CONTRACCIÓNAL VARIAR EL CONTENIDO EN FLUIDOS EN LAS DISCONTINUIDADES DE LAS ROCAS. IMPORTANTE EN SUELOS EXPANSIVOS CON HINCHAMIENTO DE ARCILLA, MICASY SALES
  5. 5. METEORIZACIÓN QUÍMICA- PROCESOS BÁSICOS HIDRÓLISIS.-Reacción que provoca la destrucción de los minerales (silicatos) es el proceso más común de descomposición en rocas cristalinas. Da lugar a la aparición de arcillas de neoformación, arenización y mantos de alteración. Se asocian a este proceso la formación de silcretas, ferricretas, lateritas, bauxita... HIDRATACIÓN.-Incorporación de agua a la estructura molecular de una sustancia. Provoca la aparición de minerales vulnerables a procesos de alteración. Su acción favorece los procesos de disolución
  6. 6. Ferricretas y Bauxita
  7. 7. Hidratación
  8. 8. CARBONATACIÓN.-Incorporación de CO2 a un fluido (formación ácido carbónico) ataca a las rocas carbonatadas provocando su disolución y a los silicatos acelerando la hidrólisis. Genera residuo capaz de dar lugar a formas y formaciones carbonatadas. DISOLUCIÓN.-Difusión de las moléculas de un sólido en un líquido. Da lugar a la carstificación y formación de regolitos (residuos)
  9. 9. OXIDACIÓN-REDUCCIÓN.-Pérdida-ganancia de electrones de un elemento mediante reacciones reversibles que estabilizan o desestabilizan un mineral. No da productos específicos pero está presente en todos los procesos de meteorización, formando pátinas, concentraciones, etc.
  10. 10. Oxidación
  11. 11. La acción conjunta de todos estos fenómenos a lo largo del tiempo da lugar a cambios notables en la composición y configuración de las rocas superficiales.Los materiales se ven afectados por: • Evolución hacia estados de mayor equilibrio con las condiciones ambientales • Transformaciones irreversibles con el paso de estados masivos a clásticos o plásticos • Modificación del volumen, densidad, tamaño de grano, consolidación, permeabilidad... • Formación de nuevos minerales • Movimientos de transferencia, traslación, dispersión y agregación con desarrollo de nuevos yacimientos • Preparación de las rocas para facilitar su erosión
  12. 12. Desde esta perspectiva la meteorización puede definirse como: • “El conjunto de acciones articuladas, cuyos productos característicos son las alteritas (formaciones superficiales) que van a dar lugar al inicio y desarrollo del suelo”
  13. 13. Las transformaciones debidas a la meteorización física originan cambios texturales en las rocas variando su compacidad y haciendo que sean más deleznables y más fácilmente desagregables. Estas modificaciones favorecen la penetración del agua para que se produzcan las alteraciones químicas.
  14. 14. PRINCIPALES REACCIONES Hidratación- deshidratación- oxidación Carbonatación- disolución- precipitación Hidratación- carbonatación- hidrólisis Disolución- oxidación
  15. 15. HIDRATACIÓN- DESHIDRATACIÓN- OXIDACIÓNPROPIAS DE MINERALESCON ESTRUCTURA LAMINARY RICOS EN Fe Estos minerales tienen capacidad para fijar agua entre sus capas, dando lugar a procesos de hidratación y expansión. Cuando esta agua se libera genera procesos de deshidratación y contracción. Este proceso debilita los enlaces químicos favoreciendo la oxidación, los cambios de volumen intergranular y el desmenuzamiento y desmoronamient ode la roca .Granito y rocas afines CARBONATACIÓN- DISOLUCIÓN-PRECIPITACIÓN Se produce en rocas carbonatadas; está condicionada por la incorporación y liberación de co2 en el sistema. Esto implica la disolución- precipitación del carbonato y a su vez genera corrosión-acumulaciónde material. Rocas carbonatadas
  16. 16. • Reacciones tendentes a la hidrólisis total de los materiales silicatados. Adsorción (unión física de partículas) de agua ionizada sobre la superficie de los minerales (hidratación y carbonatación) con intercambio de cationes entre estos y el agua (hidrólisis). Generación de arcilla HIDRATACIÓN- CARBONATACIÓN- HIDRÓLISIS • Sólo parte de sus componentes son solubles. Rocas calizas DISOLUCIÓN OXIDACIÓNSE PRODUCE EN ROCAS CARBONATADAS CON IMPUREZAS.
  17. 17. FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN Litología, Ambiente climático, Tipo de material (litología) Influye por los siguientes factores: Composición química y mineralógica,Compacidad, Dureza, Porosidad,Textura
  18. 18. Genera asociaciones típicas y su alteración: • Rocas silicatadas= hidrólisis • Carbonatadas, salinas, yesos= disolución e hidratación • Ferruginosas= oxidación. Reducción • Cuarcitas= fragmentación
  19. 19. Debido a las características de formacióny de dureza, las rocas ígneas se han tomado como referencia para establecer índices de durabilidad (estabilidad o resistencia) y alterabilidad frente a la meteorización. Para medir la estabilidad de los minerales y rocas silicatadas frente a la meteorización se utiliza la escala de Goldich (1938). Esta escala establece que cuanto más tarde en diferenciarse un mineral de la masa magmática, será más estable por tener unas condicionesparecidas a las ambientales.
  20. 20. Meteorización y formación de suelo
  21. 21. FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓNMETEORIZACIÓN• AMBIENTE CLIMÁTICO. Establece su influencia mediante regímenes pluviométricos y termométricos. La cantidad y cualidad de ambos hace que actúe o no actúe un tipo definido de meteorización y que forme un producto específico
  22. 22. OTROS FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN ESTRUCTURA GEOLÓGICA • Influye mediante las discontinuidades y roturas presentes en los materiales, condiciona la penetración del agua y otros fluidos, facilitando la meteorización física química y biológica. Tanbién debilita la roca dando planos preferentes para su desintegración. TOPOGRAFÍA • Controla la meteorización a nivel local según los fenómenos contrapuestos que dependen de la inclinación del terreno.
  23. 23. Los terrenos escarpados favorecen los arrastres y permiten que se renueve la superficie expuesta a los agentes de la meteorización, dificultan la concentraciónde humedad e impiden la estabilidad necesaria para que se produzca la meteorización química. Terrenos muy llanos favorecen la concentración de la humedad y la alteración profundiza en el subsuelo. La superficie expuesta no se renueva Las pendientes intermedias son las más adecuadas al desarrollo de la meteorización continua con balances más elevados.
  24. 24. OTROS FACTORES DE CONTROL DE LA METEORIZACIÓN • Mediante aguas subterráneas e hipodérmicas dirige los niveles subsuperficial y profundo de la meteorización debido a su función movilizadora de elementos. Es un proceso muy importante para el desarrollo de los horizontes edáficos. HIDROSFERA • Actúa como regulador químico o activador mecánico. • Mediante los procesos de humificación, mineralización y absorción introduce o extrae materia mineral del suelo (regulación química) • Mediante el crecimiento vegetal y la actividad de fauna especializada (regulación física) BIOSFERA
  25. 25. PRODUCTOS DE LA METEORIZACIÓN  FORMACIONES SUPERFICIALES CARACTERÍSTICAS
  26. 26. FORMACIONES SUPERFICIALES: ALTERITAS La meteorización de las rocas originan unos productos denominados formaciones superficiales alteríticas o alteritas y contribuyen a la formación de otros (periglaciares y gravitacionales) la alteración de la roca puede ser de poca entidad o muy importante. ALTERACIÓN LIGERA Apenas hay movilización y pueden conocerse las características primarias de las rocas. Da lugar a la formación de saprolitos que son alteritas autóctonas, fácilmente movilizables por los agentes erosivos.
  27. 27. ALTERACIÓN INTENSA • Da lugar a la aparición de franjas de transformaciónque profundizan en la roca y genera un perfil de meteorizacióna través del cual se produce un tránsito de componentes (partículas e iones) que enriquecen la zona de determinados componentes. • Eluviación= pérdida de materiales por arrastre • Iluviación= aumento de materiales por aporte
  28. 28. CONCENTRACIONES RESIDUALES MÁS FRECUENTES ARCILLAS RESIDUALES: Restos procedentes de la disoluciónen rocas carbonatadas o salinas, siempre que tengan impurezas arciillosas. Arcillas de neoformación en la hidrólisis parcial de materiales silicatados TERRA ROSSAOTERRA FUSCA: Residuos procedentes de la disolución de rocas carbonatadas, compuestas por minerales de arcilla y/o óxidos de hierro. La terra rossa se origina en climas con estación seca muy marcada y está afectada de procesos de rubefacción. La terra fusca se genera en ambientes templados- húmedos y no presenta rubefacción
  29. 29. Terra Rossa
  30. 30. El material movilizado en los procesos de meteorización puede concentrarse en determinados lugares dando origen a formaciones superficiales específicas denominadas “cretas” que se definen como tramo más o menos endurecido de un perfil edáfico, de meteorización o formación superficial” (calcretas, ferricretas, silicretas). Si están muy endurecidas reciben el nombre de “duricretas”
  31. 31. EDAFOGÉNESIS El suelo es la franja superficial de la geosfera biológicaente fértil o agronómicamente productiva Zona de confluencia entre los procesos bióticos o abióticos de la superficie de la tierra.
  32. 32. CONDICIONANTES PARA LA FORMACIÓN DE UN SUELO Materia mineral con características texturales adecuadas (formación superficial) Aporte de materia orgánica. La meteorización directa o indirectamente origina los soportes edáficos para que la cobertera vegetal colonice el sustrato litológico y se inicie la edafogénesis y se desarrollen perfiles edáficos
  33. 33. La roca representa la fuente de los materiales sólidos que van a formar el suelo. Los minerales del suelo proceden de la roca madre. Las rocas determinan las propiedades y elementos constituyentes en los suelos jóvenes. A medida que va pasando el tiempo esta relación va siendo menos importante. El clima regula el aporte de agua al suelo y también su temperatura.
  34. 34. El relieve influye en la formación de suelo acelerando o retardando los procesos de erosión transporte y sedimentación, y en la cantidad de agua que afecta al suelo. Los organismos son la fuente de materia orgánica que necesita el suelo, alteran y transforman sus constituyentes y los mezclan mediante su actividad biológica
  35. 35. PERFILES EDÁFICOS Meteorización de los materiales que constituyen el suelo Se origina por la circulación del agua que remueve, disuelve y precipita coloides e iones y se generan fenómenos de: Movimiento del material.
  36. 36. CAMBIOS QUÍMICOS EN LAS ROCAS La degradación de la roca por el clima produce una capa de roca fragmentada llamada el horizonte C del perfil del suelo. Sobre éste se encuentra el horizonte B, el cual es la capa de suelo que recibe los materiales trasladados desde el horizonte(s) superior(es). Algunos minerales, especialmente el hierro, forman capas como costras que impiden el drenaje a través del suelo. El horizonte E es una capa de suelo pálido, la cual separa el horizonte B del horizonteA, en la cual las arcillas y los minerales han sido llevados del horizonte E al B, quedando una alta concentración de arena o limo. El horizonteA es generalmente de color negro a pardo oscuro; debido a la presencia de materia orgánica descompuesta. La superficie del suelo es el horizonte O, la capa de material vegetal y animal muerto y en diferentes estados de descomposición. Cuando el suelo es arrastrado, el esquema de formación del suelo descrito anteriormente varía. En esos casos el material parental está constituido de diferentes tipos de rocas, las cuales se combinan para formar el nuevo suelo. Ejemplos de tales suelos lo constituyen los suelos de valle de la Amazonía, que tienen su material parental en la cabecera y en las riveras de los cauces que recorre el Amazonas y sus afluentes.
  37. 37. Todos los proceso de meteorización de las rocas producen minerales parcialmente descompuestos tales como arenas, limos y arcillas. Los minerales de arcilla son partículas pequeñas, planas, que se unen a través de oxígenos compartidos. Las partículas de arcilla tienen una alta superficie específica y carga eléctrica negativa. Las sustancias disueltas con una carga positiva se agarran a las partículas de arcilla.
  38. 38. Muchos nutrientes tales como potasio (K+), calcio (Ca++), amonio (NH4+) y magnesio (Mg2+) son cationes; es decir, están cargados positivamente y son atraídos por la superficie de la arcilla. Por lo tanto las arcillas juegan un papel importante en la captación de nutrientes, los cuales han sido liberados de la meteorización de la roca o son producto de la de los ciclos de descomposición de la materia orgánica. El nitrato (NO3+) tiene una carga eléctrica negativa y no será atraído por la arcilla; por lo cual es más fácil su lavado de un suelo arcilloso, que los cationes; por lo cual contamina corrientes y lagos. El amonio es un catión y por lo tanto es captado por la arcilla.
  39. 39. Suelos muy jóvenes, que han sido cubiertos por lodos y cenizas volcánicas, pueden ser ricos en nutrientes, pero son incompletos debido a que carecen de una estructura y del amplio rango de organismos que participan del ciclo de nutrientes, flujo de energía y en el desarrollo del suelo. Igualmente suelos muy viejos pueden ser pobres en nutrientes debido a que todos sus nutrientes han sido lavados. Así un suelo maduro alcanza un pico de productividad potencial, y luego comienza a deteriorarse. Para todos los suelos este proceso difiere, pero en general los suelos se vuelven productivos relativamente rápido y toman cientos a miles de años para perder su productividad.
  40. 40. Los factores de mayor influencia del clima son la temperatura y la precipitación. El clima influencia el flujo de nutrientes a través del tipo de cobertura vegetal, lo cual afecta el rate de descomposición y la posibilidad de que los nutrientes sean lavados del sistema. El clima afecta también el rate de meteorización de las rocas. En los climas cálidos y húmedos habrá una descomposición más rápida, que en uno frio o seco, en primer lugar por que los procesos de carbonatación ocurren más rápidamente.
  41. 41. La carbonatación es el proceso dominante que lleva a la descomposición de las rocas a través del contacto con ácido carbónico (H2CO3). El dióxido de carbono es altamente soluble, y se combina con el agua en el suelo para formar el ácido carbónico. Este ácido puede disolver rocas acelerando la liberación de nutrientes. Las raíces de las plantas, la fauna, los microorganismos y la descomposición de la materia orgánica liberan CO2 en el suelo, permitiendo que la atmósfera de éste sea 200 veces más saturada que el aire.
  42. 42. El aspecto biotico de un suelo incluye el contenido orgánico y las interacciones entre el suelo y sus organismos, especialmente los descomponedores. La mitad del volumen del suelo está ocupado por material mineral; la otra mitad está constituida de aire y agua, con un componente pequeño de materia orgánica. La fracción orgánica aunque pequeña es la más importante debido a que juega un papel muy importante en determinar la estructura y la humedad características del suelo.
  43. 43. Los organismosdel suelo (microorganismosy fauna) degradanla materiaorgánica hasta transformarlaen humus, un materialgelatinoso químicamentemuy estable. El humuses un importante componente estructuralen el suelo, que ayudaa unir partículasde suelo formando nódulos fijos laxamente.Entre los nódulos están los espaciosde aire que aseguranla presencia de oxígeno alrededorde las raícesde lasplantasy facilitanel drenaje. Los suelos que contienen muchos espaciosde aire tienen una estructura migajosa. Una buena estructuraasegurabuen drenaje, al igual que el mantenimientode una humedad optima duranteperíodos secos. El aguaque se mueve a través del suelo se conoce como agua de percolación.El humus absorbe agua de precolacióny ayuda a captaragua.Semejante a una esponja el humus puede almacenaraguay liberarla posteriormentedurante los períodos de sequíapara el abastecimientode las plantas.
  44. 44. La actividadhoradadorade los organismos además ayuda a mantener la estructura del suelo y mejoran la aireación;de esta manera aseguran que las raíces de las plantas tengan acceso a oxígeno. La biota también sirve para fijar nitrógeno, un nutriente esencial para el crecimientode las plantas, y el cual proviene del aire. Además el reciclamientode nutrientes por la biota puede ser más importante en términos de la cantidadque hace disponible,que el abastecimiento de nutrientes nuevos.Así los procesos bióticos son esenciales para el mantenimiento de la disponibilidad de nutrientes y del ecosistema.
  45. 45. La pendiente, la configuración de la ladera y los valles, al igual que la altura sobre el nivel del mar son atributos importantes que afectan la formación del suelo. El grado de inclinación de la pendiente influencia la profundidad del suelo. Las áreas planas como los valles, las costas y las sabanas tienden a desarrollar suelos más profundos, que las zonas de pendiente. Es importante resaltar que el material parental, el clima, el tiempo, la topografía y los procesos bióticos intervienen para formar los suelo. En una montaña el clima es más frio, los procesos bioquímicos y el ciclo de nutrientes son más lentos, que en las zonas bajas. Por lo tanto los suelos serán probablemente superficiales, inestables debido a la pendiente y por consiguiente no maduraran. El material parental se forma de rocas duras en las montañas y liberan muy lentamente los nutrientes. Así que todos los cinco factores formadores de suelos permiten el desarrollo de un suelo pobre.
  46. 46. AMBIENTES DE SEDIMENTACIÓN
  47. 47. PROCESOS DE DIAGÉNESIS
  48. 48. DIAGÉNESIS
  49. 49. FACTORES QUE INFLUYEN
  50. 50. PROCESOS DE LA DIAGÉNESIS
  51. 51. DIAGÉNESIS DE PSEFITAS Y PSAMITAS
  52. 52. DIAGÉNESIS DE PELITAS
  53. 53. ESTADOS DIAGENÉTICOS
  54. 54. PROCESOS DIAGENÉTICOS

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