Los sedimentos y las rocas sedimentarias se originan en condiciones superficiales, sobre el suelo o bajo el agua, como resultado de los procesos geológicos externos (meteorización, erosión, transporte, sedimentación y diagénesis). En CurioSfera-Ciencia.com, te explicamos qué son las rocas sedimentarias y los diferentes tipos.
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Características de las rocas sedimentarias
De todas las características de las rocas sedimentarias se deben destacar principalmente dos:
- La estratificación es la disposición típica de estas rocas por la que se presentan en capas o estratos superpuestos.
- La estratificación es una consecuencia de la variación del proceso de sedimentación o acumulación en el tiempo. Cada episodio de acumulación de material queda grabado en forma de un estrato, que es recubierto por el siguiente, y así sucesivamente.
Un estrato es una capa o nivel de roca que se distingue por su litología, su coloración, etc., y porque está limitada por dos superficies claras llamadas planos de estratificación.
Otra característica importante de las rocas sedimentarias es la presencia de fósiles. Sin embargo, hay que decir que no todas las rocas sedimentarias contienen fósiles. El contenido fósil permite en muchas ocasiones comprender la génesis de estas rocas. Como consecuencia de la meteorización se origina el material sedimentario, en forma de clastos, arenas, arcillas, y de sustancias en disolución (carbonatos, sales, etc.). El área que suministra el material sedimentario se denomina área fuente.
Toda la materia meteorizada que se mueve por la superficie terrestre acaba depositándose. La sedimentación puede producirse por:
- Gravedad (acumulación de las partículas sólidas por su propio peso).
- Precipitación química del material en disolución.
La acción de algunos seres vivos (ciertas algas, algunos moluscos, los corales, etc.) puede tener una importancia notable en los procesos de precipitación. Como resultado de la sedimentación se forman materiales incoherentes que se llaman sedimentos. Finalmente, la diagénesis es el conjunto de cambios (pérdida de agua, compactación, cementación, recristalización) que transforma los sedimentos en rocas sedimentarias coherentes y compactos.
Cómo se forman las rocas sedimentarias
El conocimiento de cómo se forman las rocas sedimentarias ha sido posible gracias a la aplicación del principio del actualismo: el presente es la clave para entender el pasado. Estudiando y conociendo los sedimentos actuales (arenas de playas, lodos depositados en los fondos marinos, etc.), se ha podido conocer cómo se formaron los sedimentos del pasado, que actualmente son las rocas sedimentarias.
El pasado terrestre desde hace unos 3.800 millones de años (edad aproximada de las rocas sedimentarias más antiguas que se conocen), referido a la evolución geográfica, climática, biológica, etc., se va dibujando cada vez más claro a medida que conocemos las rocas sedimentarias. Podríamos decir que los estratos son las hojas del libro de la historia de la Tierra.
Según la forma de originarse las rocas sedimentarias se clasifican así:
- Sedimentos y rocas detríticas: formadas por el material sedimentario transportado en forma de partículas sólidas y sedimentadas por gravedad.
- Sedimentos y rocas no detríticas: originados por precipitación de las sustancias disueltas.
- Las rocas organógenas (carbón y petróleo): que se originan por transformación de materia orgánica.
Las rocas sedimentarias tienen un gran interés económico, hasta tal punto que sería difícil el funcionamiento de la actual civilización sin ellas. Las materias primas de la industria de la construcción, como el cemento, el yeso, los ladrillos, el vidrio, etc., se obtienen a partir de rocas sedimentarias. Asimismo, los principales productos energéticos actuales, el petróleo y el carbón, son de origen sedimentario.
Clasificación y tipos de rocas sedimentarias
Cómo te hemos comentado anteriormente, existen diferentes rocas sedimentarias. Cada una de ellas con unas características y propiedades particulares. Vamos a conocer la clasificación de las rocas sedimentarias:
Lutitas (rocas arcillosas o pelitas)
Las lutitas son los sedimentos y las rocas detríticas de grano más fino. El grupo incluye los limos y las arcillas. Las margas son lutitas que tienen un elevado porcentaje de carbonato de calcio (CaC03).
Los principales constituyentes de las lutitas son los minerales de la arcilla, originados por meteorización química de los feldespatos y de minerales oscuros (biotita, etc.). Otros componentes son el cuarzo, la mica, los carbonatos y la materia orgánica. Según su génesis, las lutitas se clasifican en:
- Lutitas residuales, si sus constituyentes no han sufrido transporte. Incluyen entre otros las lateritas.
- Lutitas eólicas, originadas por la acumulación de partículas muy finas transportadas por el viento, a lo que se denomna loess.
- Lutitas transportadas por las aguas, que son el resultado del transporte por el agua y la posterior sedimentación de partículas finas. Según el medio donde se originan se distinguen las marinas, con gran diferencia las más abundantes, las fluviales y las lacustres.
Arenitas: arenas y areniscas
Las arenitas son las arenas con sedimentos incoherentes constituidos por granos de tamaño comprendido entre 1/16 y 2 milímetros. Las areniscas son arenas cementadas en que hay que distinguir:
- Los granos, de forma y composición variada.
- La matriz, fracción detrítica (limosa o arcillosa) que ocupa los espacios entre los granos.
- El cemento o material de origen químico que une los granos.
Las arenitas son abundantes en las zonas desérticas, en las playas y en los cursos fluviales. El principal componente mineralógico de las arenitas es el cuarzo, seguido de los feldespatos, las micas, los carbonatos y los fragmentos de rocas. Las arenitas formadas casi exclusivamente por cuarzo denominan cuarzoarenitas. Las arcosas contienen un alto porcentaje de feldespatos. La grauvaca contiene una cantidad considerable de matriz y abundantes fragmentos de rocas. Las arenas silíceas son la materia prima de la industria del vidrio.
Ruditas: gravas y conglomerados
Las ruditas son sedimentos y rocas detríticas formadas por fragmentos de minerales y de rocas de tamaño superior a 2 mm. Los constituyentes típicos de las ruditas son:
- Los clastos, fragmentos de tamaño superior a 2 mm. Los de forma angulosa y con aristas sin desgastar denominan angulosos o cantos, mientras que los de forma redondeada y con aristas desgastadas denominan guijarros.
- La matriz, fracción detrítica que rellena los huecos entre los clastos. Puede ser arcillosa, limosa o arenosa.
- El cemento, materia de origen químico que ocupa los huecos existentes en la matriz y en los clastos.
La presencia o no de cemento permite dividirlas en dos grupos: las gravas y los conglomerados.
Rocas carbonáticas
Las rocas carbonáticas están formadas mayoritariamente de carbonatos de calcio y de magnesio. Los componentes básicos de estas rocas son la calcita, CO3Ca, la aragonita, CaCO3, y la dolomita, CaMg (CO3)2. Otros componentes menores son el cuarzo, la arcilla y los bioclastos o fósiles.
Según el carbonato predominante, hay que distinguir las calizas, constituidas mayoritariamente por carbonato de calcio (calcita o aragonita), de las dolomías, en el que predomina la dolomita. Entre estos dos tipos principales hay toda una serie de términos intermedios, como las calizas dolomíticas, etc.
Las rocas carbonáticas, en especial las calizas, son rocas de gran valor industrial, ya que constituyen la materia prima de las industrias de la cal y del cemento. Ciertas variedades se utilizan ampliamente como piedras de recubrimiento y piedras ornamentales.
Las calizas son rocas compactas, difíciles de romper con el martillo: por eso son resistentes a la erosión y tienden a sobresalir en los paisajes y formar riscos. Se trata, por otra parte, de rocas de dureza baja, que se rayan con facilidad con la punta de un clavo.
Las calizas son atacadas con facilidad por los ácidos diluidos. Así, al derramar unas gotas de ácido clorhídrico diluido sobre una muestra de caliza se produce una reacción con desprendimiento de gas carbónico (efervescencia) y la disolución del carbonato de calcio. La reacción se puede esquematizar de la siguiente manera:
CaC03 + 2ClH → CaCl2 + H20 + C02
Evaporitas
Las evaporitas son rocas sedimentarias originadas por precipitación de las sales disueltas en aguas de cuencas lacustres y marinas, sometidas a una intensa evaporación. Se trata, en general, de rocas mono mineralógicas de notable interés industrial. Los principales tipos de rocas evaporíticas son:
- Yeso: CaS04.2H20
- Anhidrita: CaS04
- Halita: NaCl
- Silvina: KCl
- Carnalita: KMgCL3.6H2O
El yeso es la materia prima para obtener el yeso industrial, utilizado en la construcción, así como para obtener jarrones, figuras y moldes. La sal gema o halita se utiliza muchísimo en la alimentación humana y en la conservación de alimentos. Las sales potásicas (silvina y carnalita) se utilizan en la industria química para obtener abonos, etc.
Rocas organógenas
Las rocas organógenas son rocas sedimentarias formadas por compuestos orgánicos resultantes del entierro y la transformación de restos de organismos. En este grupo de rocas incluyen los carbones y los hidrocarburos fósiles, como el gas natural y el petróleo. Estas rocas constituyen la fuente energética más importante de las que usa el hombre en la actualidad. Se conocen también con el nombre de combustibles fósiles.
Tanto el carbón como los hidrocarburos naturales proceden de materia orgánica. La energía química que almacenan no es más que la energía solar capturada y transformada durante la fotosíntesis y conservada durante largos períodos de tiempo a las formaciones geológicas.
El entierro de la materia orgánica durante el proceso de formación de los combustibles fósiles es un proceso geológico que interrumpió el proceso biológico de la putrefacción, por medio del cual son devueltas al medio la energía y las sustancias que los seres vivos han utilizado.
Cuando el hombre quema el carbón o el petróleo completa los ciclos de energía y de materia que habían quedado interrumpidos. Los combustibles fósiles son recursos no renovables, es decir, su velocidad de formación es mucho más lenta que la velocidad con la que el hombre explota y consume los yacimientos conocidos.
Los Carbones
Son el resultado final de las transformaciones que experimentan restos vegetales acumulados en zonas pantanosas, o de lagos y deltas de ríos.
El proceso de formación del carbón, que recibe el nombre de carbonización, consiste en la descomposición de los tejidos vegetales (formados por celulosa y lignina) en condiciones anaeróbicas (ausencia de oxígeno) y por la acción de microorganismos, principalmente bacterias. Durante las primeras fases de la carbonización se forma un material esponjoso, de color marrón, en el que se pueden distinguir abundantes restos de vegetales. Este material es la turba, que se forma en las zonas pantanosas llamadas turberas.
Según la intensidad y la duración de la carbonización, se distinguen, además de la turba, diversos tipos de carbones, como el lignito, la hulla y la antracita, cada uno caracterizado por su contenido en carbono y por un determinado poder calorífico (cantidad de calorías que se obtienen por calcinación de un kilogramo de carbón).
Los principales yacimientos de carbón conocidos se originaron durante el período carbonífero de la era primaria, hace unos doscientos millones de años. En aquella época se desarrollaron, en zonas pantanosas, extensos bosques de helechos arbóreos y otras criptógamas vasculares. La acumulación de estos bosques originó enormes depósitos de carbón, principalmente de hulla.
El petróleo
El petróleo es una mezcla de hidrocarburos, sustancias formadas por hidrógeno y carbono. Los tipos más abundantes de petróleo tienen densidades entre 0,73 y 0,97, son de color amarillo (se vuelven negras por oxidación) y tienen aspecto aceitoso.
El petróleo se encuentra impregnando los poros y los huecos de las rocas hasta profundidades de unos 7.000 metros. Generalmente se admite que el petróleo y los demás hidrocarburos fósiles se han originado a partir de los restos de plancton acumulados en los fondos marinos o lacustres.
La materia orgánica planctónica experimenta una fermentación anaeróbica que forma una sustancia orgánica insoluble, el querógeno, que es considerado la primera materia del petróleo. La mayor parte de los yacimientos de petróleo que conocemos se originaron durante los períodos Jurásico y Cretácico.
Aplicaciones y usos de las rocas sedimentarias
Las rocas sedimentarias tienen multitud de aplicaciones y usos en la industria y en nuestra vida diaria. Desde el vidrio, la industria de la construcción, el yeso, el cemento, los ladrillos, etc.. Del mismo modo, las principales fuentes de energía que empleamos en la actualidad (el petróleo y el carbón), son de origen sedimentario. Vamos a ver los usos más populares de la vida cotidiana:
La industria del petróleo
La industria petrolífera es la más importante de nuestros días. Del petróleo se extraen los productos energéticos más utilizados en la actualidad y numerosos productos de gran importancia para nuestra organización social. Básicamente, en la industria petrolífera cabe distinguir las siguientes etapas:
- Investigación geológica para el descubrimiento de nuevos yacimientos;
- Extracción del petróleo mediante perforaciones;
- Transporte del crudo, o petróleo bruto, por oleoductos (grandes tuberías de acero) o por petroleros, grandes buques cisterna con capacidad superior a 500 000 toneladas;
- Destilación del petróleo crudo en grandes torres de fraccionamiento, donde se van separando los diversos constituyentes del petróleo.
Los principales productos que se obtienen por destilación del crudo petrolífero son los siguientes:
- Gases, como el butano y el propano, habitualmente utilizados en cocinas y calentadores domésticos.
- Gasolinas para los automóviles, las motos, etcétera.
- Naftas, a partir de las cuales se obtienen fertilizantes, plásticos, y muchos otros productos químicos.
- Queroseno, utilizado como combustible en los aviones a reacción.
- Aromáticos, a partir de los cuales se obtienen el caucho sintético, los insecticidas, los detergentes, las fibras sintéticas, los explosivos y muchos otros productos.
- Gasoil, combustible utilizado en los vehículos con motor diésel y en los quemadores de las calefacciones.
- Fuel-oil, utilizado como combustible en centrales térmicas productoras de electricidad y en hornos y calderas industriales.
- Ceras y parafinas, utilizadas para fabricar productos cosméticos, cerillas, productos de limpieza, etc.
- Lubricantes, necesarios para los vehículos, los motores y las máquinas.
- Asfaltos, utilizados para pavimentar las carreteras y las calles.
La cerámica
Es la fabricación artesanal e industrial de objetos diversos, como son los materiales para la construcción (ladrillos, ladrillos, baldosas, tejas, etc.), los utensilios domésticos (jarrones, cazuelas, ollas, macetas, vajillas, etc.), los objetos artísticos, los productos higiénico-sanitarios y los productos industriales (refractarios, recipientes resistentes a los agentes químicos, etc.). La primera materia básica de la artesanía y la industria cerámica es la arcilla, que es amasada con agua hasta obtener una masa plástica que es moldeada y, posteriormente, cocida.
El cemento
Es un material de construcción pulverulento que mezclado con agua origina una pasta plástica que, en contacto con el aire o el agua, se solidifica, se endurece y adquiere una fuerte resistencia mecánica y química. El cemento es el principal material aglomerante utilizado en la industria de la construcción. Se utiliza para obtener los morteros (mezcla, en determinadas proporciones, de arenas, agua y cemento) y el hormigón (mezcla de gravas, arenas, agua y cemento).
La fabricación del cemento consiste en la calcinación de caliza, mezclada con arcilla y ciertos elementos correctores. La pasta o crudo se quema se grandes hornos metálicos, horizontales, ligeramente inclinados y que giran de manera lenta. En el interior de los hornos se producen una serie de reacciones, una de las cuales es la clinkerització, con formación de pequeñas bolas de cemento conocidas con el nombre de clinker. Una vez enfriado, y molido hasta reducirlo a polvo, se obtiene el cemento.
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