Rocas Sedimentarias

El enterramiento promueve la diagénesis, ya que conforme los sedimentos van siendo enterrados, son sometidos a temperaturas y presiones cada vez más altas. La diagénes se produce en los primeros kilómetros de la corteza terrestre a temperaturas inferiores a los 200°C. Más allá de este umbral tiene lugar el metamorfismo.

La diagénesis incluye a la litificación (lithos=piedra, fic=hacer), término que se refiere a los procesos mediante los cuales los sedimentos no consolidados se transforman en rocas sedimentarias sólidas. Los principales procesos de la litificación son la compactacion y la cementación.

Conforme el sedimento se acumula a través del tiempo, el peso del material suprayacente comprime los sedimentos más profundos. Cuanto mayor es la profundidad a la que está enterrado el sedimento, más se compacta y más firme se vuelve. Al inducirse cada vez más la aproximación de los granos, hay una reducción considerable del espacio poroso (ya veremos la definición de porosidad). Por ejemplo, cuando las arcillas son enterradas debajo de varios miles de metros de material, el volumen puede reducirse hasta en un 40%. Conforme se reduce el espacio del poro, se expulsa gran parte del agua que estaba atrapada en los sedimentos. Dado que las arenas y otros sedimentos gruesos son ligeramente compresibles, la compactación, como proceso de litificación, es más significativa en las rocas sedimentarias de grano fino.

Es el proceso más importante mediante el cual los sedmentos se convierten en rocas sedimentarias. Es un cambio diagenético químico que implica la precipitación de los minerales entre los granos sedimentarios individuales. Los materiales cementantes son transportados en solución por el agua que percola a través de los espacios abiertos entre las partículas. A lo largo del tiempo, el cemento precipita sobre los granos de sedimento, llena los espacios vacíos y une los clastos. De la misma manera que el espacio del poro se reduce durante la compactación, la adición de cemento al depósito sedimentario reduce también su porosidad.

Los cementos más comunes son la calcita, el sílice y el óxido de hierro. Para reconocerlos se utiliza la propiedad de la calcita que produce efervescencia al contacto con ácido clorhídrico diluido. El sílice es el cemento más duro y produce rocas sedimentarias más duras. El óxido de hierro le da una coloración naranja a rojo oscuro a la roca sedimentaria.

Algunas rocas sedimentarias se forman inicialmente como masas sólidas de cristales intercrecidos (rocas químicas), en lugar de comenzar como la acumulación de partículas independientes que más tarde se litifican.

En otros casos, las rocas sedimentarias se transforman en masas de cristales intercrecidos tiempo después de que se haya depositado el sedimento. Por ejemplo, los sedimentos sueltos consistentes en delicados restos esqueléticos calcáreos pueden recristalizar en una caliza cristalina relativamente densa. Dado que los creistales crecen hasta que rellenan todos los espacios disponibles, normalmente las rocas sedimentarias cristalinas carecen de porosidad. A menos que estas rocas desarrollen más tarde diaclasas y fracturas, serán relativamente impermeables a fluidos como el agua y el petróleo.

Otros procesos diagenéticos son:

Recristalización:

Es el desarrollo de minerales más estables a partir de algunos menos estables. Por ejemplo, el aragonito, que es la forma menos estable del carbonato de calcio, es segregado por muchos organismos marinos para formar conchas y otras partes duras como las estructuras esqueléticas de los corales. Cuando estos materiales se acumulan como sedimentos que se van enterrando, el aragonito recristaliza como carbonato de calcio en su forma más estable, la calcita, dando origen a la roca sedimentaria denominada caliza.

Los minerales de un sedimento no guardan necesariamente equilibrio químico entre sí o con el fluido intersticial en el momento de la sedimentación. Los procesos autígenos tienden a establecer un conjunto en equilibrio mediante la eliminación de las especies minerales inestables, el crecimiento de especies estables y la formación de especies nuevas y estables mediante reacciones químicas.

Tales reacciones químicas son la reducción (del hierro, transformando fangos con óxido férrico en fango gris, verde o azul), la deshidratación (por ejemplo de la sílice opalina hidratada que cristaliza, o del yeso que se deshidrata y se transforma en anhidrita)

Otro ejemplo de autigénesis es el carbonato de calcio (calcita) que toma magnesio y se transforma en dolomita. Este último se denomina dolomitización y puede modificar la porosidad de la roca.

Cualquier mineral nuevo o regenerado se denomina mineral autígeno.

Los minerales que se encuentran dispersos difusamente por toda la roca pueden disolverse y diseminarse hacia centros de reprecipitación. Estas segregaciones asumen diversas formas: cristales grandes o agregados de cristales simétricos (esferulitas, rosetas, etc.), reemplazo de la matriz de la roca, depositos en espacios abiertos tales como poros, fracturas o geodas.

Tiene lugar dentro de un estrato sedimentario después de la deposición. La disolución puede tener lugar temprano o tarde en la historia de la roca. Puede estar acmpañada o no por la precipitación simultánea del material disuelto.

Los efectos de este fenómeno son varios. La pérdida de materiales, sin reposición correspondiente, conduce a un aumento de la porosidad, denominada porosidad secundaria. Si la acompaña la precipitación de los mismos materiales u otros, puede haber pérdida neta de porosidad.