Petrología de rocas Detríticas

M.C. Alejandra Montijo González

Composición mineralógica

La composición mineralógica de las areniscas es una propiedad física fundamental, ya que a partir de ésta, el   petrógrafo  puede determinar la clasificación específica de la muestra estudiada. Puede además mediante el estudio de procedencia, interpretar las características litológicas y paleotectónicas del área fuente de la cual provienen los detritos que componen las areniscas.

De manera general, la composición, mineralógica de las areniscas depende de los siguientes factores:

· Litología del área fuente.

· La resistencia de los minerales al intemperismo.

· El tiempo y la distancia de transporte de los fragmentos.

· La resistencia del mineral a la abrasión.

· Las condiciones del ambiente de depósito en que los fragmentos son sedimentados.

           Para fines descriptivos y prácticos se recomienda que los componentes presentes en las areniscas se agrupen en minerales mayores (cuarzo y feldespato), fragmentos de roca (ígneas, sedimentarias  y  metamórficas , accesorios (micas y  los minerales pesados) y antigénicos (principalmente cuarzo y feldespato). Minerales mayores.

 Se consideran como minerales mayores aquellos que presentan una abundancia mayor al 2% y pueden ser divididos en estables (cuarzo) y semi-estables (feldespatos).

Cuarzo:

 Son los constituyentes detríticos más comunes en la mayoría de las areniscas y conglomerados   Generalmente constituyen del 35-50% de la fracción terrígena de las rocas sedimentarias. Es un mineral más durable por su dureza, resistencia y falta de clivaje, así como ultra estable bajo casi todas las condiciones superficiales, muy poco cuarzo se disuelve por intemperismo.

Petrográficamente, el cuarzo se puede dividir en tres formas

· Cuarzo Monocristalino: que consiste en cristales individuales de cuarzo  un solo cristal. 

· Cuarzo Policristalino: que consiste en  un agregado de cristales  de cuarzo, con cristales lo suficientemente grandes para ser observado bajo el microscopio.

· Cuarzo Microcristalino: que al igual que el cuarzo policristalino es un agregado de cristales  de cuarzo, pero de grano fino. El pedernal es considerado como microcristalino.

El cuarzo con extinción ondulante, tiene la característica que al gira la platina del microscopio, con nicoles cruzados no se obscurece totalmente, si no en forma de barrido  a lo largo del cristal . Este tipo de extinción es evidencia de una deformación importante y comúnmente se asocia  a una rocas metamórficas , aunque se ha demostrado que no siempre es cierto , y además este tipo de cuarzo puede provenir de una roca granítica. El cuarzo policristalino puede provenir de una roca metamórfica (cuarcita), ígnea y sedimentaria ( arenisca de cuarzo y pedernal ). 

Debido a que el cuarzo ocurre en muchas rocas ígneas y metamórficas,se han hecho intentos de definir la procedencia de los granos de cuarzo en areniscas a partir de ciertas características de los cristales presentes. Uno d elos parámetros es la inclusiones minerales, que de acuerdo con su abundancia y clase, se puede conocer su procedencia.

           Si las inclusiones que contiene el cuarzo  son euhedrales  o anhedrales fácilmente identificables, aparentemente  proviene de rocas esquistosas   William y otros , 1983).

Si las inclusiones que contiene el cuarzo  son formas de prismas extremadamente delgados, similares a agujas aciculares, comúnmente son turmalina o rutilo. Este tipo de cuarzo muy probablemente provenga de una roca ígnea . el cuarzo que proviene de una roca volcánica es muy característico ya que presenta signos de corrosión a lo largo de su periferia

El estudio de las variedades de cuarzo es muy interesante y muy valioso en la petrografía de areniscas ya que puede ayudar a la identificación  de la roca madre donde proviene. 

En la practica los granos de cuarzo en areniscas se pueden clasificar con base al el tipo de extinción , inclusiones y formas de los granos , en seis tipos:

· Plutónico ( monocristalino)

· Volcánico (monocristalin)

· Veta

· Metamórfico recristalizado

· Metamórfico esquistoso

· Metamórfico alargado

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Cuarzo plutónico monocristalino

Cuarzo policristalino

Cuarzo volcánico

Cuarzo con extinción ondulante

Minerales accesorios

 

Los minerales accesorios son aquellos minerales que se encuentran como constituyentes en las areniscas en un   porcentaje menor al 2% y están representados por el grupo de las micas y de los minerales pesados.

 

Micas y arcillas

 

Estos minerales pueden ser relacionados dentro de un grupo porque esta relacionado con la composición química ( aluminio silicatos hidratados  y en su estructura cristalina ( estructuras en hojas), y son fácilmente identificadas como micas detríticas y arcillas intersticiales de grano fino. Este grupo es frecuentemente separado, de acuerdo a su tamaño, en granos grandes y finos o pequeños.

 

Granos grandes

 

 Esta representado por muscovita, clorita y biotita , son comunes en areniscas, raramente  forman más del 2% de la roca. Son minerales muy durables, difíciles de redondear y casi imposible de fracturar, además son estables excepto en condiciones y calientes y húmedas. Son partículas mucho muy pequeñas y se depositan junto con las arcillas.

 

Granos finos

 

 Este grupo está representado por minerales arcillosos  incluyendo el grupo de kaolín (kaolinita, , dickita y haloyita ) el grupo de la montmorillonita o esmectita. Y también por granos finos de minerales del grupo de las micas. Muchos de los granos finos de  arcillas son constituyente principal de  la matriz y fragmento de las rocas argilaceas. 

 

           Orígenes:

 

· Retrabajamiento sin cambio químico (disgregación).

· Intemperismo químico (formación de suelos).

· Intemperismo subacuoso de ceniza volcánica.

· Cambios diagenéticos en el fondo marino.

· Cambios diagenéticos durante el sepultamiento profundo.

· Metamorfismo intenso.

· Intemperismo post-diagenético (superficie).

Roca  arcosa , pobremente clasificada , con clastos angulares , cuarzo ondulante( Qtz), microclina (Mc) , muscovita (Ms)  y plagioclasas (Pl).

Minerales pesados

 

Los minerales pesados, llamados así porque presentan un peso específico mayor a 2.85, incluyen varios silicatos y óxidos: magnetita, turmalina, zircón, rutilo, esfena y olivino (aunque muy raro), que son   encontrados en pequeñas cantidades (<1%) en las areniscas. La  turmalina y el  zircón no ocurren en grandes cantidades  en ninguna fuente de roca, mas son resistentes a los ataques químicos y mecánico, mientras que los anfíboles y piroxenos pueden ser constituyente más abundantes en las rocas, pero muestran poca resistencia al  intemperismo y erosión. La   preservación en las areniscas de los minerales pesados se debe a que presentan alta resistencia a la acción del clima, diagénesis y degradación

 

Los minerales pesados ocurren en un rango restringido, y son muy útiles para la interpretación de la fuente de roca.

 

Minerales pesados no opacos

Minerales pesados opacos

Tabla 1  . Principales fragmentos de rocas en areniscas . identificación basada en textura, fabrica y mineralogía. Modificado de Boggs(1992) 

Fragmentos de rocas volcánicas

Fragmentos de roca metamórfica

Minerales Autigénicos

 

Son aquellos minerales que se forman “in situ” dentro de los sedimentos  después de su depositación, mientras que estos están aún sin consolidar; o bien, se forman durante el enterramiento y la diagénesis. Estos minerales pueden presentarse como cementantes, cristalizar en los poros como minerales nuevos o formarse por reemplazamiento de minerales detríticos originales. Estos minerales pueden distinguirse de los minerales detríticos a partir de tres criterios importantes:

 

· tienden a hacer mas pequeños que los granos detríticos asociados

· pueden presentarse como cristales euhedrales o como altamente irregulares que no pueden ser producidos por el transporte de los sedimentos

· pueden presentarse texturas de reemplazamiento o de cementación.

 

El sobrecrecimiento de cuarzo, los cuales se encuentran en continuidad óptica con los granos detríticos de cuarzo que actúan como núcleos, son  una forma muy común y obvia de cuarzo antigénico.  

 

Los minerales autigénicos con más frecuencia encontrados en las areniscas son el cuarzo (por sobrecrecimiento) y la calcita, pero también lo son: ópalo, calcedonia, feldespatos, arcillas, glauconita, dolomita, siderita, óxidos de fierro, sulfatos, sulfuros, zeolitas y fosfato.

Cuarzo con sobrecrecimiento

Matriz y Cemento

Los granos detríticos en las areniscas pueden estar contenidas ya sea en una matriz o cementados  por minerales durante la diagénesis.

Matriz es material clástico depositado mecánicamente durante la sedimentación.

Cemento. Material precipitado químicamente después de la depositación. Es el proceso principal que lleva a reducir la porosidad en las areniscas. Los cementos mas comunes son el cuarzo, la calcita y los minerales de arcilla, los cementos de calcita en areniscas son generalmente de grano grueso.

 

 

Matriz

Cementante

Feldespato

El feldespato es un mineral muy importante en las rocas detríticas ya que constituye del 8.5 al 12%, y es muy abundante en arenas modernas de diversos orígenes. Algunas areniscas no contienen feldespatos pero otras pueden contener hasta más del 90%. Las arenas de los ríos parecen ser más feldespáticas que las dunas o las arenas de playa.

Los feldespatos alcalinos son más comunes que las plagioclasas, parcialmente debido a la resistencia al intemperismo químico. Todas las variedades de feldespatos pueden ser encontradas en las areniscas, pero dentro de los feldespatos alcalinos la ortoclasa y la microclina (feldespatos potásicos) son los más abundantes; mientras que de las plagioclasa, las sódicas son más comunes que las variedades cálcicas.

Los feldespatos alcalinos son un grupo de minerales cuya composición química varía desde K(AlSi3O8), (K,Na)(AlSi3O8) hasta Na(AlSi3O8) y, como se mencionó areniscas. La ortoclasa puede ser fácilmente reconocible en lámina delgada si presenta la macla de Carlsbad, pero si esto no sucede, puede ser confundida con el cuarzo. Aún cuando la diferenciación entre ortoclasa no maclada y cuarzo puede ser difícil; las siguientes características pueden ayudar.

1) Alteración, debido a que la ortoclasa es más susceptible al intemperismo químico que el cuarzo, con frecuencia se observa “sucia” o de color café en la luz natural, mientras que el cuarzo es de color claro; algunos cristales de feldespato pueden estar “enturbiados” debido a su alteración a arcillas, siendo esto una buena guía para diferenciarlos del cuarzo. Se pueden tener cuatro tipo de alteraciones:

· Kaolinización: microplacas o birrefringencia muy baja.

· Sericitización: muchas plagioclasas desarrollan hojuelas de sericita ya sea dispersa o concentrada a lo largo de planos de clivaje. A veces se observan pequeños restos de feldespato frescos o un agregado confuso de hojuelas de sericita orientados al azar.

· Vacuolación: Burbujas diminutas rellenas de agua.

·  Solución: disolución selectiva de cristales de feldespato.

Las plagioclasas constituyen un grupo mineral cuya composición química general está representada por la serie (Na,Ca)Al(AlSi)Si2O8, siendo las plagioclasas sódicas más comunes que las cálcicas.

Plagioclasa tipo Carlsbard

Microclina

Ortoclasa

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Fragmentos de roca sedimentaria