Rocas sedimentarias

Introducción

Las rocas sedimentarlas son las que se han producido como consecuencia de fenómenos de alteración, transporte y sedimentación sobre cualquier tipo de roca anterior, por lo tanto los minerales que las componen pueden ser los mismos que existían en la roca anterior después de haber sufrido disgregación física, transporte y sedimentación, o bien pueden ser minerales formados por alteración química de otras preexistentes, que son los que se denominan minerales de alteración.

La división fundamental de las rocas sedimentarlas se hace teniendo en cuenta la forma predominante de producirse el depósito o sedimento:

  • Detríticas, en que la sedimentación se produce por disminución de energía del agente transportante. El sedimento se denomina detrítico o clástico.
  • Químicas, en que la sedimentación se produce o bien por concentración, como es el caso de la evaporación del disolvente o de una sobresaturación de la disolución, o bien por precipitación, lo cual ocurre cuando se produce una reacción química con formación de sustancias insolubles. En este caso el depósito se denomina químico.
  • Orgánicas, cuando en la sedimentación se acumulan restos vegetales o animales, produciéndose un depósito orgánico.

Sin embargo, es tan corriente la coexistencia de dos o más de las causas que producen sedimentación, que, desde el punto de vista práctico, haremos, exclusivamente, dos apartados:

  • Rocas sedimentarias detríticas, cuando la sedimentación mecánica sea el proceso predominante en la formación del sedimento.
  • Rocas organoquímicas, cuando en la sedimentación jueguen papel determinante los procesos químicos o/y la acumulación de restos orgánicos.

Rocas sedimentarias detríticas

En el estudio de las rocas sedimentarias detríticas tiene gran importancia el tamaño y la forma de los granos que las componen y la composición mineral de éstos. Los minerales difícilmente alterables, de gran dureza y estabilidad química, son capaces de recorrer grandes distancias en el proceso de transporte sin destruirse, por lo que es frecuente encontrarlos en forma de granos pequeños y redondeados formando rocas sedimentarias a gran distancia del punto en que se produjo la disgregación física. Si se produce la sedimentación después de un corto recorrido, la forma de los granos será angulosa y su tamaño no habrá disminuido sensiblemente.

Por el contrario, los minerales fácilmente alterables únicamente aparecen formando rocas sedimentarias detríticas en puntos próximos al lugar de disgregación física y con granos angulosos, ya que los transportes largos que redondean las aristas los hacen desaparecer.

Una vez formado el depósito, los distintos grados de cohesión determinan diferentes rocas sedimentarias. La consolidación se produce por alguna de las siguientes causas: porque entre las partículas sedimentadas detríticamente haya minerales aglomerantes, como por ejemplo es la arcilla; o porque simultánea o posteriormente a la sedimentación, un precipitado químico, por ejemplo sílice o carbonato cálcico, actúe como cemento.

La división de las rocas sedimentarlas detríticas según su cohesión es la siguiente:

  1. Rocas sedimentarias detríticas incoherentes o pastosas
  2. Rocas sedimentarias detríticas coherentes

Rocas sedimentarias detríticas incoherentes

Se consideran rocas incoherentes o pastosas aquellas en las que los granos que las forman son completamente independientes entre sí. En realidad más que de rocas debe hablarse de depósitos o sedimentos no diagenizados. La granulometría establece los diferentes tipos de sedimentos de acuerdo con la siguiente clave:

Más del 50 % de las partículas > 2 mm Gravera
  • Si las partículas son redondeadas:
  • Si las partículas son angulosas:
Gravera de canto rodado Canchal  
Del 25 al 50 % de las partículas > 2 mm Gravera terrosa
Del 10 al 25 % de las partículas > 2 mm Tierra gravosa
  Menos del 10 % de las partículas > 2 mm    Tierra

Este último se subdivide, según la granulometría, en Arena, Limo, Arcilla y Loam.

Tanto la arena, como el limo, la arcilla y el loam se subdividen atendiendo a la composición química de los granos. El origen de estos sedimentos puede ser el arrastre hídrico, el arrastre eólico o bien el depósito volcánico. Atendiendo a estos dos aspectos se determinan los diferentes sedimentos incluidos en el concepto genérico "tierra". Así, por ejemplo, el limo de arrastre eólico y de composición química más o menos caliza se denomina loess.

Rocas sedimentarias detríticas coherentes

Las rocas sedimentarlas detríticas coherentes se dividen atendiendo a la granulometría según la siguiente clave:

  Más de 10 % de partículas > 2 mm Psefitas
  Más del 25 % de partículas > 50 micras    Psammitas
  Menos de 25 % de part. > 50 micras    Pelitas o Fangolitas

Las Psefitas son, como se aprecia en la clave, las de mayores granos, aglomerados por un cemento cuya naturaleza sirve para posteriores subdivisiones.

Las psefitas de partículas redondeadas se denominan Conglomerados o Pudingas y las de partículas angulosas se llaman Brechas. El depósito de las psefitas, dado el gran tamaño de sus partículas, se produce en el seno de aguas torrenciales o de glaciares, ya que otro tipo de agente de transporte no posee la energía suficiente.

En las Psammitas se establece una primera división para separar aquellas rocas en las que los granos arenosos o/y el cemento que los aglutinan tienen abundancia de carbonato cálcico de forma que el porcentaje de este mineral, aun inferior al 50%, es lo suficientemente alto como para que la roca dé reacción clara al tratamiento con clorhídrico: Calcarenitas.

El resto de las psammitas se dividen en areniscas y grauvacas, según que el porcentaje de partículas menores de 50 micrómetros (matriz o cemento) sea menor o mayor del 15 por ciento.

Las Pelitas o Fangolitas, se dividen según su grado de consolidación. Las poco consolidadas se denominan lutitas y las que están más consolidadas, pizarras arcillosas o lutitas apizarradas.

Descripción de algunas rocas sedimentarias detríticas

Pudingas y Brechas

Los conglomerados o pudingas son gravas de canto rodado cementadas. Los cantos y gravas pueden proceder de una o varias rocas; muchas veces son de cuarcitas, pero otras lo son de granito, gneis, calizas, etc. Casi todos los conglomerados, especialmente los de origen fluvial, encierran gran cantidad de arena y demás materiales finos que rellenan los espacios entre los cantos. Algunos conglomerados costeros que han estado sometidos a intenso lavado contienen poca arena.

Las brechas se diferencian de las pudingas, únicamente, en que las gravas que las forman son angulosas, de lo que se deduce que estos fragmentos han tenido un transporte corto antes de su sedimentación definitiva (muchas veces de tipo glaciar).

Por su composición, los cementos de las brechas y pudingas pueden ser silíceos (cemento de sílice o de sílice hidratada), calcáreos (de carbonato cálcico), ferruginosos y arcillosos (cemento a base de arcilla).

Es decir, tanto las pudingas como las brechas se dividen de acuerdo con la naturaleza de los cantos rodados y del cemento. Por ejemplo, brecha de cuarcitas con cemento arcilloso, pudinga de cuarcitas y calizas con cemento calizo, etc.

Calcarenitas

Las calcarenitas, según se ha dicho, tienen un porcentaje de carbonato cálcico inferior a 50, pero suficiente para dar clara reacción con ácido clorhídrico en frío.

Se forman, frecuentemente, en aguas dulces o marinas (prefosas), normalmente en España en el Oligoceno superior y Mioceno.

El color depende de las impurezas en el cemento y en los granos, pudiendo variar desde colores claros a pardos o pardo rojizos.

En España se presentan en pequeñas masas en las grandes manchas miocenas de Castilla y Aragón, y en masas más extensas en el valle del Guadalquivir y provincia de Almería.

Areniscas

En las areniscas el cemento o matriz representa menos del 15 por ciento del total del material.

Atendiendo a la composición mineralógica de las partículas, mayores de 50 micrómetros, distinguiendo porcentajes de cuarzo, feldespato y otros minerales y fragmentos de roca, las areniscas se dividen de acuerdo con la siguiente clave:

Más de 95% de cuarzo   Cuarzoarenitas
Entre 75-95% de cuarzo
  • Feldespatos más abundantes que fragmentos de roca
  • Fragmentos de roca más abundantes que feldespatos  
Subarcosas Sublitoarenitas
Menos de 75% de cuarzo
  • Feldespatos más abundantes que fragmentos de roca
  • Fragmentos de roca más abundantes que feldespatos
Arcosas Litoarenitas

La naturaleza del cemento permite otra división de las areniscas. Generalmente este cemento es ferruginoso, micáceo o arcilloso lo que permite distinguir las areniscas ferruginosas de coloración rojiza o parda, las areniscas micáceas con cemento de naturaleza micácea y las areniscas arcillosas con cierto olor a tierra mojada.

Menos corrientes son las areniscas calizas, con alguna proporción de carbonato cálcico que determina una ligera reacción clorhídrica menos patente que en las calcarenitas, las areniscas dolomíticas y las yesosas.

En las cuarzoarenitas es muy normal que la matriz sea escasa y esté formada por sílice secundaria con lo que la roca es blanquecina si no está muy cementada y aun conserva aire en sus poros, o gris si la cementación ha progresado más.

Las areniscas son rocas relativamente abundantes y que pueden formar series de gran espesor. En España abundan en el Sistema Ibérico y estribaciones, forman manchas en Cataluña alternando con conglomerados calcáreos o margosos en Galicia alternando con conglomerados silíceos y, también, en localidades que rodean a los macizos graníticos o gnéisicos en las provincias de Ávila, Salamanca, Zamora, Madrid, Cáceres, Badajoz y Toledo.

En general, las cuarzoarenitas proceden de sedimentación marina, mientras que las arcosas y las litoarenitas se localizan cerca de las rocas originales siendo, normalmente, procedentes de sedimentación continental, como ocurre en las manchas que rodean los núcleos de granito y gneis.

Grauvacas

La división de las grauvacas, según la composición mineralógica de las partículas mayores de 50 micrómetros, es parecida a la de las areniscas.

Más de 95% de cuarzo   Cuarzovacas
Menos de 95% de cuarzo
  • Feldespatos más abundantes que fragmentos de roca
  • Fragmentos de roca más abundantes que feldespatos  
Grauvacas feldespáticas Grauvacas líticas

Como en las areniscas, el cemento o matriz suele ser arcilloso, micáceo o ferruginoso y la abundancia del mismo origina que su color sea gris, gris verdoso o gris rojizo.

Muchas veces, las grauvacas se presentan en zonas en las que ha habido movimientos tectónicos importantes con erosión activa y sedimentación casi inmediata que no ha permitido mejor separación del calibrado de los granos. Por ello, las partículas mayores de 50 micrómetros suelen ser angulosas y algunos autores denominan microbrechas a estas rocas.

En España se encuentran en las mismas zonas que las areniscas pero, en general, mucho menos abundantes (Teruel, Ciudad Real, Toledo, etc.). De todas formas, a simple vista, muchas veces es difícil distinguir areniscas de grauvacas.

Lutitas

Las lutitas son pelitas poco consolidadas, de aspecto estratificado, untuosas, pulverulentas, muchas veces abigarradas por coloraciones irregulares de óxidos de hierro.

Las lutitas enteramente silíceas están constituidas fundamentalmente por arcilla mineralógica. Al estar esta roca poco consolidada, muchas veces se deshacen total o parcialmente con el agua por lo que es difícil establecer la separación entre éstas y las arcillas incoherentes.

Es muy normal que las lutitas presenten una cierta cantidad de carbonato cálcico (menor del 50%) con lo que el carácter aglomerante de éste les da una mayor estabilidad frente al agua. Si el contenido es bastante grande (generalmente superior al 20%) la roca se denomina marga o marga caliza y da clara reacción con clorhídrico en frío. Si el contenido en caliza es pequeño la reacción no es aparente y la roca se denomina lutita margosa o marga silícea aunque este último nombre no es muy apropiado.

En España están ampliamente representadas las margas, tanto las de origen continental como las de origen marino. Frecuentemente entremezcladas con bancos de calizas, areniscas, yesos y sales. Atendiendo a estas dos últimas rocas también puede hablarse de margas yesosas y de margas salinas como tránsito a las rocas evaporitas de las que se hablará más adelante, cuando el porcentaje de yeso o sal es menor del 50% y predomina la arcilla detrítica.

Pizarras arcillosas

Bajo el nombre de pizarras arcillosas o lutitas apizarradas se incluyen todas las pelitas bastante consolidadas, de apreciable estratificación y dureza variable.

Son rocas que se han formado en gran variedad de ambientes lo que hace que su color sea muy variable. Los colores oscuros corresponden a pizarras que se han formado en ambiente reductor, por lo que contienen gran cantidad de materia orgánica rica en carbono. Los colores rojizos se presentan en pizarras formadas en ambiente oxidante. Las tinciones y recubrimientos superficiales enmascaran, frecuentemente, el color verdadero de estas rocas.

Según las diferentes inclusiones o impregnaciones que contienen, se distinguen las variedades: pizarras arcillosas calizas, cuando contienen cierta proporción de carbonato cálcico, siempre que ésta sea menor del 50 por ciento, dando reacción clorhídrico. Pizarras arcillosas filadios, si están muy consolidadas por fuertes presiones, lo que las aproxima a las rocas metamórficas. Pizarras arcillosas micáceas, cuando contienen muscovita. Pizarras arcillosas ferruginosas con gran riqueza en óxidos de hierro, muy frecuentemente recubiertas de limonita pardusca o amarillenta. Pizarras arcillosas sericíticas, caracterizadas por ser suaves al tacto. Pizarras arcillosas bituminosas, de color negro, con restos orgánicos y generalmente impregnadas de hidrocarburos (asfaltos o petróleo).

No es fácil diferenciar, muchas veces, las pizarras arcillosas de las pizarras metamórficas (filitas y micacitas) porque no se puede establecer, con claridad, un límite entre la diagénesís y el metamorfismo. Muchos autores califican a todas las pizarras como metamórficas. Aunque, con todas las excepciones que matizan las afirmaciones generales, en España puede adoptarse el criterio de que las pizarras correspondientes a los sistemas geológicas del precámbrico y paleozoico son metamórficas y que, por el contrario, son sedimentarlas aquéllas de los tiempos más modernos, como ocurre con las formaciones de "cayuela" en el País Vasco.

Rocas sedimentarias organo-químicas

La división de este tipo de rocas se hace atendiendo a la composición química de los sedimentos:

  • Sedimentos carbonatados: abundancia de CO32-
  • Sedimentos carbonosos: abundancia de C orgánico
  • Sediemntos no carbonatados

Sedimentos carbonatados

El sedimento original está formado por un conjunto de núcleos, generalmente ricos en carbonato cálcico, (restos de fósiles, fragmentos de otras rocas carbonáticas preexistentes, detríticos, etc.) aglomerados por un cemento o matríz de CaCO3 que se denomina micrita y que precipita sobre los anteriores según la siguiente reacción química:

Ca2+ + 2(HCO3-) → CaCO3 + CO2 + H2O

Esta reacción expresa claramente cómo al disminuir el contenido de CO2 de las aguas se produce dicha precipitación. La disminución de CO2 en el agua puede ser consecuencia de un calentamiento de ésta, de una disminución de presión, de la actividad fotosintética de las algas, de la evaporación, del cese de respiración de organismos vivos, o de una combinación de dos o más de estas causas.

Naturalmente, en todos los casos, la micrita puede presentar una serie de impurezas de arcilla, hidratos de hierro, etc.

Dentro de este grupo se distinguen las siguientes rocas:

  • Calizas concrecionadas
  • Calizas orgánicas "sensu strictu"
  • Calizas comunes
  • Calizas espáticas
  • Dolomías

Calizas concreccionadas

Se denominan así a las rocas en las que la precipitación del cemento ha tenido lugar sobre núcleos visibles, pueden ser:

  • Oolíticas: gránulos menores de 2 mm de diámetro formados por precipitación de carbonato cálcico alrededor de partículas de cuarzo o de otro mineral.
  • Pisolíticas: concepto análogo al anterior cuando los granos son de tamaño superior.
  • Travertínicas: precipitación sobre núcleos no granulares, que se subdividen en:
    • Travertinos: depósitos superficiales en los cauces de ciertos ríos o en sus proximidades sobre material vegetal, o mineral.
    • Estalactitas y estalagmitas: depósitos calcáreos en grutas.
    • Tobas: depósitos sobre ciertos vegetales subacuáticos que se recubren de una película de caliza al favorecer la precipitación del carbonato cálcico mediante la absorción de CO2 para la fotosíntesis. Se forma, así, una roca esponjosa de aspecto muy característico.

Estas calizas concrecionadas no ocupan gran extensión en España, aunque travertinos, estalactitas y estalagmitas son muy frecuentes como consecuencia del modelado kárstico de las calizas comunes y los travertinos aparecen, también muy corrientemente, en algunas capas de suelos como consecuencia de fenómenos edáficos que se estudiarán más adelante.

Calizas orgánicas "sensu strictu"

En este apartado se incluyen las calizas en las que el cemento o micrita juega un papel secundario frente a unos núcleos orgánicos que, por su tamaño o por su abundancia, definen las características más notables de estas rocas. Se citan la lumaquela, la creta y el aragonito coralino.

La Lumaquela es una roca formada por valvas fósiles de moluscos aglomeradas por un cemento calizo. El carbonato cálcico está en forma de calcita y suele incluir muchas impurezas de naturaleza variable.

La Creta está formada por corazas de foraminíferos, especialmente globigerinas, por fragmentos de conchas y escípulas de esponjas, todo ello aglomerado por un cemento calizo-arcilloso. La calcita ocupa, aproximadamente, la mitad de la roca, siendo el resto impurezas.

El Aragonito coralino lo componen restos de corales en los que el carbonato cálcico está en forma de aragonito. El cemento que aglomera estos restos suele ser de calcita.

Calizas comunes o en masa

Se denominan así a aquellas rocas en las que los núcleos son microfósiles o/y de otra naturaleza pero de tamaño muy pequeño con lo que, a simple vista, no se distinguen núcleos y micrita, sobre todo si las impurezas no carbonatadas de arcilla, óxidos de hierro, partículas de cuarzo, etc. son relativamente abundantes.

Dentro de estas calizas, pueden distinguirse como variedades:

  • Caliza litográfica: de grano muy fino, criptocristalina y de fractura concoidea. Colores claros.
  • Caliza bituminosa: con impregnaciones de asfalto y otros hidrocarburos. Suele tener color negro.
  • Caliza arcillosa: con bastantes impurezas de arcilla, lo que le da menor dureza.
  • Caliza ferruginosa: con óxidos de hierro. Color pardo o pardo rojizo con tinciones más o menos irregulares.

La caliza común es muy abundante en España, ocupando la casi totalidad de la mitad oriental de la Península. También están formadas por caliza muchas montañas de Cantabria y Asturias. Existen, asimismo, importantes manchas en las provincias de Palencia y Valladolid.

Calizas espáticas

La caliza espática tiene cristales visibles de calcita que se han formado como consecuencia de un proceso diagenético de recristalización del primitivo sedimento carbonatado. No son muy abundantes y su presencia forma manchas o enclaves en las comarcas citadas anteriormente.

Dolomías

La dolomía es una roca compuesta por CaMg(CO3)2 aunque raramente se presenta la dolomita pura, conteniendo un cierto número de cristales de carbonato cálcico. Se forma como consecuencia de un proceso diagenético de metasomatosis (dolomitización) a partir de las calizas y en medios ricos en magnesio.

Se distinguen las siguientes variedades de dolomía:

  • Dolomía común: es la variedad más corriente y abundante. Tiene siempre un contenido más a menos elevado de arcillas, partículas de cuarzo, etc. Suelen apreciarse frecuentemente zonas de descarbonatación formando fisuras más a menos entrecruzadas.
  • Calizas dolomíticas: son mezclas, en distintas proporciones, de caliza y dolomía.

En España, las dolomías se encuentran principalmente en el Sistema Ibérico, provincias de Tarragona, Barcelona, Castellón y Baleares, provincias de Albacete, Jaén y Ciudad Real, provincias de Almería, Murcia, Granada y Málaga, y pequeñas manchas en la provincia de Badajoz.

Sedimentos carbonosos

En esta sección se incluyen todos los depósitos modernos y antiguos en los cuales el constituyente más significativo es el carbono orgánico, procedente de despojos de seres vivos.

Prescindiendo de la coprolita, formada por acumulación de excrementos de animales, de petróleos y asfaltos, vamos a comentar, brevemente, los carbones turba, lignito, hulla y antracita.

La Turba es el término más moderno de la serie de los carbones, con formación incluso actual. Tiene color pardo o negro, textura normalmente fibrosa, baja densidad y presenta en su interior restos vegetales apreciables. La roca turba contiene menos de un 50 por ciento de carbono.

El Lignito es un carbón formado hace unas cuantas decenas de millones de años. Tiene color pardo o negro, con textura leñosa, terrosa o compacta. Es blando y suave, con densidad superior a la de la turba, pero inferior a la de la hulla. Contiene de un 55 a un 75 por ciento de carbono.

La Hulla se formó hace unas cientos de millones de años. De color negro y brillo graso, se aprecia en ella, al microscopio, la estructura orgánica. Tiene fractura concoidea y su contenido en carbono es de 75 a 90 por ciento.

La Antracita es más antigua que la hulla o, coetánea con ella, se formó a partir de los órganos más duros de los vegetales. Color negro, con brillo vítreo a veces. Tiene fractura concoidea y es la más densa de los carbones. Contiene más de un 90 por ciento de carbono.

Sedimentos no carbonatados

Dentro de este conjunto, se diferencian dos grupos: en el primero, evaporitas, la actividad orgánica es nula o prácticamente nula; en el segundo, es esencial.

Entre las evaporitas podemos citar las rocas Sal, Silvina, Carnalita, Calcedonia, Ópalo y, sobre todo, Yeso y Anhidrita. Todas ellas están formadas por los respectivos minerales del mismo nombre más impurezas, normalmente de arcillas, calizas y óxidos de hierro. Así, yesos y sales aparecen en las comúnmente llamadas margas yesíferas o salinas.

Estas evaporitas se encuentran, en España, en algunos pisos de las formaciones lagunares terciarías y, en el caso del yeso y la anhidrita, además, en algunas facies del Trías media y superior.

En cierto modo similares, aunque su proceso de formación es esencialmente edáfico y no deja de influir la materia orgánica del suelo, son los depósitos ferruginosos formando corazas limoníticas muy corrientes bajo cierta tipo de climas tropicales.

Se incluyen en el segundo grupo, dos rocas: trípoli y fosfato concrecionado.

El Trípoli se denomina, también, tierra de diatomeas, por estar constituido, principalmente, por los caparazones silíceos de estas algas. Es una roca gris clara o amarillenta, blanda al tacto, que fácilmente se convierte en polvo. Tiene un gran poder de absorción por lo que se emplea en la fabricación de explosivos.

El fosfato cálcico es utilizado por los peces, los crustáceos y algunos braquiópodos para formar sus esqueletos y exosqueletos que, al depositarse en el fondo del mar, pueden sufrir una redisolución, lo que da lugar a que los fosfatos se depositen alrededor de núcleos formando concreciones nodulares. Esto es el origen de la roca denominada Fosfato concrecionado.