Informe de Rocas Sedimentarias

UNIVERSIDAD NACIONAL DE SAN AGUSTIN DE AREQUIPA

ESCUELA DE POSTGRADO DE GEOLOGIA

MAESTRIA EN CIENCIAS DE LA TIERRA MENCION EXPLORACION GEOLOGICA

ASIGNATURA: ORIGEN Y EVOLUCION DE LOS SUELOS Docente: Mc. sc. Valdemar Medina Hoyos TRABAJO BIBLIOGRAFICO TEMA:

ROCAS SEDIMENTARIAS Grupo de Trabajo : Número 3 Integrantes: - Pastor Checya Champi - Andrés Vera Galeano - Samuel Cruz Cruz - José Velarde Chavez - Jorge Yauri Velasquez - Sixto Mamani Ccalla. AÑO ACADEMICO 2007

ROCAS SEDIMENTARIAS INDICE 1. INTRODUCCIÓN..............................................................................................4 2. OBJETIVOS........................................................................................................4 2.1 2.2

Objetivo General........................................................................................4 Objetivos Específicos.................................................................................5

3. CONTENIDO......................................................................................................5 3.1 3.2

Concepto....................................................................................................5 Génesis de las Rocas Sedimentarias..........................................................5 3.2.1 Destrucción de las Masas Rocosas................................................5 a) Meteorización del granito en clima templado...........................5 b) Laterita en clima tropical...........................................................5 c) Alteración de los fósiles: las bauxitas.......................................5 3.2.2 Ablación y Transporte....................................................................7 a) Hidrodinámica...........................................................................7 b) Modos de transporte..................................................................7 c) Acción del transporte sobre las partículas.................................8 3.2.3 Sedimentación................................................................................8 3.2.4 Diagénesis......................................................................................8 a) Compactación............................................................................8 b) Los Intercambios Líquidos – Sólidos........................................9 c) La Recristalización....................................................................9 d) La Cementación.........................................................................9 e) El Aporte Químico....................................................................9 f) La Metasomatosis......................................................................9

3.3

Textura de las Rocas Sedimentarias...........................................................9 3.3.1 Texturas Superficiales..................................................................10 3.3.2 Fábrica y Empaque.......................................................................11 a) Fábrica.....................................................................................11

2

b) Empaque..................................................................................11 3.3.3

Porosidad y Permeabilidad...........................................................11 a) Porosidad.................................................................................11 b) Permeabilidad..........................................................................11

3.3.4

Texturas de Sedimentos No Clásticos o Químicos......................12 a) Textura Cristalina....................................................................12 b) Coloformo................................................................................12

3.4

Composición de las Rocas Sedimentarias................................................12 3.4.1

Composición Química y Clasificación de Rocas Sedimentarias. 12 a) Composición química de los sedimentos clásticos..................12 b) Variaciones posdeposicionales en la composición química....13 c) Composición química y edad geológica..................................13 d) Rasgos y Clasificación química de las Rocas Sedimentarias..13

3.4.2

Composición Mineral de las Rocas Sedimentarias......................14 a) Mineralogía y tamaño del grano..............................................14 b) Minerales de los sedimentos....................................................14

3.4.3

Minerales Detríticos....................................................................15 a) Cuarzo......................................................................................15 b) Feldespato................................................................................15 c) Mica.........................................................................................15 d) Minerales pesados...................................................................15 e) Fragmentos de roca..................................................................15 f) Minerales arcillosos.................................................................16 g) Óxidos de hierro y alúmina.....................................................16

3.4.4

Precipitados Químicos.................................................................16 a) Carbonatos...............................................................................16 b) Sílice........................................................................................16 c) Silicatos...................................................................................16 d) Fosfatos....................................................................................16

3

e) Sulfuros....................................................................................17 f) Sulfatos....................................................................................17 g) Haluros....................................................................................17 3.4.5

Componentes Diversos.................................................................17 a) Detrito volcánico.....................................................................17 b) Materia orgánica......................................................................17 c) Elementos secundarios............................................................17

3.5

Estructuras de las Rocas Sedimentarias...................................................18 3.5.1

Estructuras Inorgánicas................................................................18 a) Mecánicas o Primarias.............................................................18 - Estratificación.....................................................................18 - Lineación primaria de corrientes........................................18 - Estratificación Deformada..................................................18 b) Químicas o Secundarias..........................................................19 - Estilotitas............................................................................19

3.5.2 3.6

Estructuras Orgánicas...................................................................19

Clasificación de las Rocas Sedimentarias................................................20 3.6.1

Rocas Detríticas...........................................................................20 a) Las Ruditas..............................................................................20 - Conglomerados preorogénicos...........................................20 - Conglomerados sinorogénicos y postorogénicos................21 - Conglomerados de peniplanización....................................21 - Conglomerados continentales.............................................21 b) Las Arenitas.............................................................................21 - Las Arenas..........................................................................21 - Las Areniscas......................................................................21 c) Las Pelitas................................................................................22

3.6.2

Rocas a partir de Soluciones Iónicas............................................22

4

a) Rocas férricas..........................................................................22 b) Rocas Carbonatadas.................................................................24 c) Rocas Silíceas..........................................................................24 - Las rocas silíceas biogénicas..............................................24 - Las rocas silíceas mixtas.....................................................24 d) Las Evaporitas.........................................................................25 - Las evaporitas marinas.......................................................25 - Las evaporitas lacustres......................................................25 - Las evaporitas de medios desérticos...................................25 3.6.3

Rocas biógenas Orgánicas............................................................25 a) Los Carbones...........................................................................25 b) El Petróleo...............................................................................26

4. CONCLUSIONES.............................................................................................26 5. BIBLIOGRAFIA...............................................................................................27

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ROCAS SEDIMENTARIAS

1. INTRODUCCIÓN Las Rocas Sedimentarlas son las que se han formado en la superficie de la tierra 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 mineralogía de las Rocas Sedimentarias es normalmente mucho más restringida que en Rocas Endógenas. El origen de las Rocas Sedimentarias a diferencia de muchas rocas ígneas y metamórficas, es según parece, un campo abierto al estudio y a la observación. Infortunadamente no todos los procesos formativos pueden ser observados, las modificaciones diagénicas que abarcan la disolución intraestratal, la cimentación, la formación de concreciones, etc., no pueden ser observadas con facilidad; como las corrientes de turbidez responsables del transporte, de la deposición y de la estructura de muchos sedimentos marinos. El estudio de los sedimentos resultan tanto del ambiente como de la herencia, determinar su ascendencia y reconstruir el ambiente que dio lugar a la roca sedimentaria son tareas harto difíciles. El conocimiento de los procesos sedimentarios es importante, en especial de aquellos factores ambientales que han tenido fundamental influencia en la producción, transporte, deposición y modificación subsiguiente del sedimento. Las propiedades de las Rocas Sedimentarias son las texturas y las estructuras, y la composición química y mineralógica de la roca. Por sus propiedades se define distintas clases de rocas sedimentarias o productos del ciclo sedimentario; siendo de importancia el diastrofismo que desempeña el papel primordial en la regulación de la producción y de la deposición de un sedimento. Las Rocas Sedimentarias constituyen en volumen solamente el 5% de la litósfera, mientras las rocas ígneas y metamórficas el 95%. Por otra parte, el área de los afloramientos de los sedimentos corresponde al 75% del área emergida, mientras que las rocas ígneas solo afloran el 25% del total. La abundancia relativa de los sedimentos comunes, más del 99% está constituido por tres tipos principales: Lutitas, areniscas y calizas, que existen en proporciones diferentes.

2. OBJETIVOS

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2.1

Objetivo General Es el estudio de las rocas sedimentarias a partir de su génesis y de la importancia en lo que concierne la observaciones de sus propiedades físicoquímicas y texturales, con ello lograr las formas de identificación, indagar el origen y los procesos que la convirtieron en la roca sedimentaria; y los pasos de reconstrucción de la historia e interpretación en los ambientes depositacionales.

2.2

Objetivos Específicos • Definir el concepto de las Rocas Sedimentarias, las texturas, su composición y las estructuras. • Establecer la clasificación y nomenclatura a partir de las características generales de las rocas sedimentarias y de los principales minerales que las componen, sus propiedades ingenieriles y su utilidad en la construcción. • Determinar Génesis de las Rocas Sedimentarias como fenómeno sedimentario, estableciendo el proceso de litificación y diagénesis; y considerando que el agua es uno de los mejores agentes erosivos y disolventes mineralógicos. • Reseñar la historia geológica de las rocas sedimentarias ya que la tierra ha sufrido una evolución geoquímica larga y compleja, que condujo a la diferenciación de la corteza terrestre y a la formación de hidrosfera y de la atmosfera.

3. CONTENIDO 3.1

Concepto L. Cayeux, considerado como el verdadero creador de la petrografía de las rocas sedimentarias, las definía como asociaciones de minerales y de organismos fósiles; siendo un problema ya que la mayor parte de las rocas exentas de materiales detríticos y los cementos de origen fisicoquímico y bioquímico son perfectamente asimilables a sistemas monofásicos o polifásicos en equilibrio químico. Asimismo, las rocas detríticas, son al contrario, no son más que simples conjuntos de fases, independientes las unas con respecto a otras, bastante próximas del estado de equilibrio físico. Las Rocas Sedimentarias son rocas exógenas producto de la consolidación de materiales detríticos originados por la erosión de rocas pre-existentes. Son rocas formadas en un ambiente exógeno, por desechos provenientes de otras rocas, pueden ser de origen químico, orgánico y detrítico.

3.2

Génesis de las Rocas Sedimentarias El fenómeno sedimentario esta condicionada por los procesos de destrucción de masas rocosas; la ablación de los productos de destrucción y transporte de los sólidos o en solución; la sedimentación; y la diagénesis o transformación del sedimento en una roca.

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3.2.1 Destrucción de las Masas Rocosas Los continentes, sometidos a la erosión por la acción de los mecanismos fisicoquímicos de alteración, añadidos por los complejos mecanismos de la pedogénesis o sea la evolución de los suelos; donde interviene las materias orgánicas y los desplazamientos del elemento soluble durante la migración, para crear zonas diferenciadas en el complejo de alteración, como horizontes A empobrecidas o enriquecidas horizonte B en elementos componentes. a) Meteorización del granito en clima templado La meteorización como un conjunto de factores externos que intervienen sobre una roca granítica produciendo alteraciones mecánicas y químicas. Los mecanismos de carácter físico producen la separación de los bloques de roca unos con respecto a otros, aumentando la disgregación en bolas o sea las diaclasas, y la disgregación de la roca separando los cristales que lo forman o sea la disgregación granular, intervenidos por las acciones mecánicas de las variaciones de temperatura, la acción combinada de la penetración de las aguas y de la cristalización de las sales.. Las acciones biológicas engendran productos químicos activos como los compuestos húmicos, amoniaco, CO2, HNO3, (PO4) y (SO4). b) Laterita en clima tropical Los suelos ferralíticos se desarrollan en la zona intertropical a partir de toda clase de rocas, excepto las rocas cuarzosas. Con clima cálido y húmedo, los fenómenos de alteración se ven exacerbados, ya que la velocidad de las reacciones de la hidrólisis aumenta muy rápidamente cuando tienen lugar a temperaturas altas. La velocidad aumenta el doble para cada elevación de temperatura de 10°C. La formación del horizonte de acumulación por concrecionamiento de hidróxidos de hierro y aluminio, por mucho tiempo considerado como originado por el ascenso del hierro, por capilaridad, bajo la influencia de la evaporación; pero esto no es cierta. Los iones ferrosos liberados por la hidrólisis son en efectos solubles mientras el medio sea reductor y rico en materia orgánica, que son arrastrados a profundidad por las aguas pluviales, definiéndose el manto freático donde se produce la zona de alteración.

c) Alteración de los fósiles: las bauxitas Las bauxitas es todo material rico en alúmina, producto de la alteración química de las rocas que contienen feldespato, que

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generalmente se realiza in-situ, siendo de un tipo de laterita blanca y es la mena de donde se extrae el aluminio. La bauxitización es por enriquecimiento relativo de la alúmina, o si se prefiere, por lavado diferencial de hierro en corazas lateríticas antiguas, que atacadas por la erosión, pueden ser transportados en forma de conglomerados y de gravas. Se realiza en dos etapas; en la primera etapa aparecen los productos lateríticos clásicos con abundancia caolinítica; y en la segunda etapa estos productos erosionados, transportados y distribuidos por la superficie de una plataforma calcárea o en bolsadas cársticas. 3.2.2 Ablación y Transporte El material que origina las rocas sedimentarias es arrancado y transportado por los agentes de la gliptogénesis, es decir, que se desplaza únicamente por efecto de la gravedad, a menos que sean arrancados por el hielo, el viento o el agua. a) Hidrodinámica La posibilidad de transporte se efectúa en función de su velocidad, donde el desplazamiento depende de la carga o capacidad de agente de transporte, la cantidad de material sólido por litro, o incluso su caudal sólido, que designa la cantidad de material sólida transportada por unidad de tiempo. Existiendo dos tipos de flujo: flujo laminar, cuando las velocidades varían de modo continuo de un punto a otro, sin que exista discontinuidad, como las aguas que discurren sobre grandes superficies, y también los fluidos viscosos como las coladas volcánicas; y el flujo turbulento, cuando la velocidad aumenta, como la mayoría de los ríos pequeños, así como los vientos, incluso los más débiles. b) Modos de transporte El modo de transporte varía con el agente, siendo: - Modo de transporte difuso a expensas de los suelos Las sustancias disueltas que no son retenidas por las plantas vivas son acarreadas por las aguas de percolación y el manto freático hacia la parte baja de las laderas en función de la pendiente. Las fracciones finas del suelo, son arrastradas por la arroyada, entorpecida por cualquier revestimiento herbáceo o forestal. La solifluxión tiene lugar en los suelos de baja granulometría como arcilla, lodo, arena y otros materiales, saturados de agua se deslizan por pendientes ocasionando aluviones, huaycos, etc.

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- Modo de transporte colectivo por los agentes, agua y viento El rodamiento y la saltación modos de avance de los granos de arena. La flotación es menos frecuente. El transporte en suspensión, habitual de las partículas finas. El transporte por reptación es peculiar de los granos de cualquier tamaño cuando están lubricados por delgadas capas de arcilla o por películas de agua. c) Acción del transporte sobre las partículas - Selección mineralógica.- La resistencia a la alteración y de su resistencia al desgaste, como los granos de cuarzo. - Desgaste de las partículas,- En el seno del fluido que las transporta, las partículas sufren choques con los demás elementos figurados, siendo el resultado de estas acciones es el de redondear el canto, adoptando una forma de equilibrio próxima a la de la esfera. - Selección mecánica.- La longitud del transporte tiene como efecto una disminución progresiva del tamaño de los materiales transportados. Primera etapa, produciéndose la eliminación de los materiales finos, como sedimentos inmaduros. Segunda etapa sólo deja en los sedimentos una clase de granulometría muy limitada, como sedimentos submaduros. La tercera etapa redondea los granos, haciendo pasar de angulares a subangulares, como los sedimentos maduros. 3.2.3 Sedimentación Es el proceso geológico mediante el cual los materiales detríticos erosionados de las rocas preexistentes se acumulan en un determinado lugar, que puede ser los fondos marinos, los fondos lacustres, las depresiones continentales, etc. 3.2.4 Diagénesis Los procesos diagenéticos actúan sobre un depósito sedimentario, hasta dar lugar a la formación de una roca; como la arcilla se transforma en argilita o lutita, el limo en limonita, el fango el fangolita, la arena en arenisca, los cantos rodados en conglomerados. En la diagénesis intervienen las condiciones de presión, temperatura, tiempo y los elementos individuales de la arcilla, limo, arena, etc. a) Compactación Es una reducción de volumen y, por lo tanto, un aumento de la densidad, por reducción de los espacios libres y expulsión del agua que se encontraba en ellos. El grado de compactación es reflejada en la pérdida de porosidad. b) Los Intercambios Líquidos - Sólidos

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En el depósito en vías de maduración, en el cual la temperatura y la presión puede considerarse que varían poco, son las concentraciones iónicas, la solubilidad, los umbrales de saturación de los diversos elementos presentes, el estado físico y químico de las capas superficiales, las presiones parciales de gas, los potenciales de óxido-reducción, en resumen, el conjunto de las características termodinámicas del sistema, las que rigen los intercambios singenéticos.. c) La Recristalización Es un agente de litificación, donde en un conjunto de granos la presión actúa a nivel de los puntos de contacto. La disolución y el material disuelto, tiende a depositarse y a recristalizarse en los lugares sometidos a menor presión, originándose un nuevo contorno de los granos, y progresivamente, todos los espacios vacíos se rellenan. d) La Cementación Tiene por efecto hacer desaparecer los huecos, siendo esto el mineral precipitado que cementa los granos entre sí es de origen secundario y viene de afuera. La sustancia aglutinante de las rocas sedimentarias es como en: la calcita, la arenisca como cemento calcáreo; la siderita; los óxidos de hierro, los fosfatos y la sílice. e) El Aporte Químico Genera nuevas distribuciones internas, dando lugar a nuevos minerales o reemplazar a los minerales existentes, como los minerales autígenos, que nacen en el mismo lugar.

f) La Metasomatosis Los nuevos minerales sustituyen a los antiguos, sin que sus formas externas se modifiquen; como, la dolomitización de las calizas y las silicificaciones, e incluso la polimerización y despolimerización de las substancias orgánicas. 3.3

Textura de las Rocas Sedimentarias La textura consiste en la dimensión, la forma y la disposición de los elementos componentes de una roca sedimentaria; son propiedades geométricas y las expresiones tales como grano grueso, anguloso o redondeado y calado son descriptivas de la textura de una roca. Cuadro Nº 1 Términos descriptivos de tamaño

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Textura Grueso Mediano Fino

Términos comunes Grava (guijoso) Arena (arenoso) Arcilla (arcilloso)

Términos derivados del Latín No Clásticos Clásticos Psefita Rudita Esferita (psefítico) (rudáceo) Psammita Arenita Granulita (psammítico) (arenáceo) Pelita Lutita Pulverita (pelítico) (lutáceo) Términos derivados del griego

En el ítem 6. ANEXOS, se adiciona el Cuadro de los Límites de Tamaño de los grados comunes y nomenclatura de las rocas. Cuadro Nº 2 Nomenclatura de las clases para los sedimentos (Según Wentworth, 1922) Porcentaje por grado Grava > 80 Grava > arena > 10 Arena > grava > 10 Arena > 80 Arena > limo > 10 Limo > arena > 10 Limo > 80 Limo > arcilla > 10 Arcilla > limo > 10 Arcilla > 80

Denominación de la clase Grava Grava arenosa Arena guijosa Arena Arena limosa Limo arenoso Limo Limo arcilloso Arcilla limosa Arcilla

3.3.1 Texturas Superficiales Son los rasgos menores de la superficie de un grano, independientemente de su tamaño, su forma o su redondez; siendo su categoría el lustre, el despulido, las estrías, etc. Los caracteres poseen un significado genético, como las estrías de guijones glaciarios. El despulido en granos de arena se atribuye en general a la acción eólica. Estas marcas superficiales se borran o se marcan muy fácilmente en un grano o en un fragmento. Las texturas superficiales son varias, pero se pueden agrupar en dos categorías. Una relacionada con la opacidad o el lustre de la superficie del fragmento y la otra con marcas en la superficie, tales como las estrías, cicatrices de percusión, etc. 3.3.2 Fábrica y Empaque a) Fábrica

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La fábrica es la orientación de los elementos que integran una roca. Desde el punto de vista genético hay dos tipos de fábrica: de deformación y de aposición. - Fábrica por deformación.- Es la que se produce por esfuerzos externos sobre la roca, y resulta de una rotación o movimiento de los elementos componentes por efecto de dicho esfuerzo o el crecimiento de nuevos elementos orientados de acuerdo al campo de esfuerzos. - Fábrica por aposición.- Es la que se produce durante la acumulación y, por lo tanto, es una fábrica primaria. En su mayor parte, las fábricas de las rocas sedimentarias son de aposición o primarias, se debe a la respuesta de los elementos a un campo de fuerzas o sea el campo de flujo del fluido cuyos sedimentos se depositan, acumulándose en una posición estable respecto de la dirección del flujo, siendo su campo magnético o gravitacional. b) Empaque Es el espaciamiento de los elementos o densidad del diseño, que consiste en la disposición y el arreglo de las unidades sólidas en que cada componente se sujeta y se mantiene en su lugar, dentro del campo gravitacional, por el contacto tangencial. El empaque de esferas de tamaño uniforme puede ser desordenado o de repetición periódica y geométricamente sistemático. 3.3.3 Porosidad y Permeabilidad a) Porosidad Es el porcentaje de espacio en el volumen total de dicha roca, es decir, el espacio no ocupado por material mineral sólido; que constituye el espacio total de los poros, en contraste con el espacio efectivo o disponible de los poros. La porosidad original de un sedimento está afectada por: 1) la uniformidad del tamaño del grano, 2) la forma de los granos, 3) el método de deposición y empaque del sedimento y 4) la compactación durante y después de la deposición. b) Permeabilidad Es la propiedad que permite el pasaje de fluidos sin deteriorar su estructura o desplazar sus partes. Una roca es permeable si permite el pasaje de una cantidad apreciable de fluido en un tiempo determinado, e impermeable si la velocidad de pasaje es insignificante. La velocidad de descarga a través de una sección determinada depende no sólo de la roca en sí, sino de la naturaleza del fluido y de la presión.

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La permeabilidad se expresa por la velocidad del flujo que pasa a través de una muestra de roca cilíndrica de sección y de largo. La velocidad del flujo depende de la diferencia de presión y de la viscosidad del fluido. 3.3.4 Texturas de Sedimentos No Clásticos o Químicos a) Textura Cristalina Son aquellas rocas que muestran un agregado entrelazado de cristales, como la sal de roca; denominados granulares o sacaroideas, que pueden ser de grano grueso (macrocristalinas), de grano medio (mesocristalinas) o de grano fino (microcristalinas). La textura cristalina de sal de roca y el yeso, se produce por precipitación de soluciones saturadas. Los cristales que crecen de varios centros en una salmuera supersaturada decantan al fondo, donde continúa su crecimiento hasta formar un mosaico entrelazado. b) Coloformo Muchas rocas y minerales son de origen coloidal. Los coloides entran en muchos procesos geológicos, especialmente relacionados con la deposición de rocas sedimentarias. Los coloides líquidos se denominan soles, y cuando las partículas de un sol coagulan en una masa gelatinosa, el producto se conoce como gel; que con el tiempo los geles pierden parte de su agua y se endurecen, produciendo varios tipos de minerales amorfos. Muchas texturas concrecionales, botroidales, reniformes, nodulosas, oolíticas y pisolíticas, son característica de minerales de origen coloidal. 3.4

Composición de las Rocas Sedimentarias 3.4.1 Composición Química y Clasificación de las Rocas Sedimentarias a) Composición Química de los Sedimentos Clásticos Esta relacionada estrechamente con el tamaño de su grano, las fracciones más gruesas son más ricas en sílice y más pobres en óxidos de hierro y potasa que las más finas. El exceso de sílice es principalmente cuarzo detrítico, que es la característica de la fracción arena, mientras que la alúmina y la potasa están contenidas en mayor proporción en la fracciones arcillosas más finas. Otra influencia principal sobre el carácter químico de los sedimentos clásticos es la madurez, que está relacionada con el grado de diferenciación o evolución de un sedimento con respecto de la roca madre de la que precede. La arena, uno de los productos de desintegración y descomposición de las rocas

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cristalinas de grano grueso, tiende a convertirse en un concentrado de cuarzo de alta pureza; por eso las arenas y las areniscas muestran gran variación en su composición química, según sea su madurez. b) Variaciones posdeposicionales en la composición química Los cambios químicos provocados por diagénesis y litificación modifican la composición original. Las arenas se transforman materialmente por acción química, mediante la introducción de minerales cementantes. El alto contenido de calcio en algunas arenas, se debe al cemento, si su contenido de anhídrido carbónico es también alto. Las rocas carbonatadas, incluyendo las arenas cementadas por carbonato, pueden dolomitizarse o silicificarse, con los correspondientes cambios pronunciados en su composición química total. c) Composición química y edad geológica Las Lutitas, los clásticos mas gruesos y los no clásticos están relacionadas en cierto grado con la edad geológica. Las Lutitas paleozoicas y otras más antiguas parecen más pobres en cal, debidos probablemente a que el hábito de segregar cal en muchos foraminíferos pelágicos no llegó a tomar importancia hasta el Cretácico. Por eso las Lutitas de aguas profundas en épocas posteriores se enriquecieron en materiales calcáreos. El cemento de las areniscas antiguas tiende a ser más silíceo o más dolomítico, y que las rocas carbonatadas antiguas parecen más ricas en magnesio. d) Rasgos y clasificación química de las rocas sedimentarias Los sedimentos se pueden considerar como el resultado final de un proceso químico de fraccionamiento en gran escala y, pueden clasificarse como entidades químicas. A continuación se da la clasificación de Goldschmidt: I

II

III

IV

V

VI C,Fe , Mn , S Reducidos

Si

Al, Si (K)

Fe

Ca, (Mg)

(Ca), Na (K) (Mg)

Inatacados

Hidrolizados

Oxidados

Precipitados carbonáticos

Evaporados

SiO2

Minerales arcillosos

CO3Ca

ClNa ClK Cl2Mg,

Fe(OH)3

(CO3)2CaMg

SO4Mg

2+

2+

Carbones Siderita Sulfuros

3.4.2 Composición Mineral de las Rocas Sedimentarias Es una de sus características más importantes, ya que la presencia o ausencia de determinado mineral puede ser indicio importante en la historia de la roca.

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Los minerales de las rocas sedimentarias pertenecen a dos grupos: los detríticos, se forman por meteorización de las rocas generadoras y mecánicamente transportadas y depositadas; y los químicos son precipitados de soluciones. Los minerales detríticos son documentos de procedencia y de dispersión; y los químicos son documentos del medio ambiente. a) Mineralogía y tamaño del grano Un estudio de la relación entre el tamaño del grano de un sedimento clástico y su composición química, hay una estrecha relación entre la composición mineralógica y el tamaño del grano. Los detritos primarios estables son del tamaño de la arena, debido a que han sido los componentes predominantes de las rocas faneríticas cristalinas generadoras. Los productos estables secundarios, producidos por descomposición de los componentes primarios inestables de la roca original, son del tamaño de la arcilla. b) Minerales de los sedimentos Los sedimentos son enriquecidos en cuarzo y empobrecido en feldespato. El aumento de cuarzo y disminución de feldespato es resultado de la desilicación de los feldespatos por meteorización, por eso, la cantidad de sílice libre (cuarzo) va aumentando a través de ciclos repetidos de meteorización y erosión. Los componentes ferromagnésicos de las rocas ígneas se destruyen casi totalmente. Los componentes de los minerales ferromagnésicos se reorganizan y se presentan como nuevos minerales en los sedimentos, como carbonatos con hierro y magnesio, clorita y los hidróxidos de hierro 3.4.3

Minerales Detríticos a) Cuarzo Es el mineral detrítico muy estable de los sedimentos, es el componente principal de la mayoría de las areniscas, llegando a constituir en algunas el 99% o más del total de la roca. Es un componente importante de las limolitas y lutitas, y en algunas calizas y dolomías. b) Feldespato Es el mineral más abundante de las rocas ígneas, en los sedimentos desempeña un papel subordinado al cuarzo. Es un mineral detrítico común en las areniscas, se encuentra también en las limonitas y en las lutitas finas, en las cuales es probablemente autígena, y es un componente secundario en algunas calizas. Las areniscas promedio tiene alrededor de 11.5% de feldespato. El feldespato autígeno y secundario se encuentra en rocas de todas las edades, en areniscas, lutitas y calizas. En las areniscas se encuentran como bordes o sobrecrecimientos secundarios en

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feldespatos detríticos. En las calizas constituye cristales euhedrales muy pequeños. c) Mica Las micas forman parte de los sedimentos como componentes tanto clásticos como autígenos. La clástica es la mas característica de las microbrechas, en la arenisca del tipo grauvaca como en las arcosas. Las micas son más comunes en las areniscas limolíticas finas. Debido a la facilidad con que se separan en hojuelas, no se depositan comúnmente con las arenas límpidas. La biotita por ser menos estable que la muscovita, abunda menos, y se altera en clorita o más raramente en glauconita. d) Minerales pesados Son los minerales de la roca madre que sobreviven a la destrucción por meteorización, abrasión o disolución interestratal; son minerales accesorios secundarios de las areniscas que poseen peso específico mayor que el promedio. e) Fragmentos de roca Por su naturaleza las rocas de grano grueso, tanto ígneas como metamórficas, no pueden encontrarse en forma de granos detríticos en los sedimentos clásticos de grano mediano. Los fragmentos de rocas de grano fino pueden estar presentes en las arenitas, y en algunas arenas constituyen el componente clástico predominante, excediendo aún el cuarzo. f) Minerales arcillosos Cuando los silicatos de las rocas cristalinas primarias se descomponen por meteorización forman un grupo de minerales arcillosos, son silicatos hidratados de aluminio, con algunos reemplazos de hierro y magnesio. Son de grano fino, de tamaño menor de 0,005 mm. Constituyen una parte importante de las arcillas y de las lutitas. g) Óxidos de hierro y alúmina Los sesquióxidos de hierro y la alúmina están distribuidos entre los productos de meteorización. Los óxidos de hierro importantes son: 1) limonita, 2) goethita, 3) hematita y 4) magnetita. En los sedimentos clásticos, los óxidos de hierro se desempeñan como pigmentos y como cementos. 3.4.4

Precipitados Químicos a) Carbonatos Son los materiales más comunes precipitados directamente con intervención de organismos. La calcita y la dolomitas son los más

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abundantes; menos frecuentes son la aragonita, la ankerita y la siderita. b) Sílice La sílice puede precipitar como cuarzo, calcedonia u ópalo. El cuarzo precipitado químicamente en las rocas sedimentarias es la forma de baja temperatura. La calcedonia es el componente predominante en la mayoría de las ftanicas, es una sílice fibrosa microscópica natural con alguna disposición atómica del cuarzo. El ópalo es sílice amorfa con algo de agua absorbida, que se caracteriza por su baja densidad de 2.1, y por su solubilidad en OHK. c) Silicatos Pocos silicatos son precipitados sedimentarios; la mayoría de los existentes en sedimentos son residuos no descompuestos de la roca generadora o productos secundarios de meteorización; uno u otro son transportados y depositados por vía mecánica. d) Fosfatos El único fosfato mineral común en los sedimentos es la colofana, es un fosfato tricálcico de composición algo variable, mineral amorfo de hábito macizo, oolítico, granular. e) Sulfuros La marcasita y la pirita se presentan como componentes secundarios de la mayoría de los sedimentos, son abundantes en rocas ricas en materia orgánica, como las lutitas negras y los mantos de carbón. f) Sulfatos Se conocen tres sulfatos minerales en las rocas sedimentarias: yeso, anhidrita y la baritina. El yeso y la anhedrita pueden aparecer en estado puro como depósitos químicos de potencia considerable, mientras la baritina se presenta en forma de nódulos en cantidades menores de algunas areniscas. g) Haluros De varios haluros solo la halita (ClNa) es común, siendo soluble en agua no se presenta ni en los afloramientos de regiones húmedas ni en cortes delgados comunes; es el componente principal de la sal de roca estratificada. 3.4.5

Componentes Diversos a) Detrito volcánico

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Muchos sedimentos se hallan contaminados con detritos volcánicos, pero pocos están constituidos por materiales expelidos de volcanes. Las rocas piroclásticas constituyen una clase de sedimentos en los que predominan estos materiales. Los detritos volcánicos son: 1) fragmentos líticos, 2) cristales y fragmentos cristalinos de origen intratelúrico, y 3) vidrio. b) Materia orgánica Casi todos los sedimentos contienen materia orgánica. La cantidad de materia orgánica conservada es un producto de una ecuación entre la velocidad de aporte de materia orgánica y la velocidad de deposición. El contenido orgánico está relacionado con la textura del sedimento. c) Elementos secundarios Son ciertos elementos que no se presentan como minerales aislados, sino que se encuentran en pequeñas cantidades en el enrejado de los minerales comunes o están absorbidos en la superficie de dichos minerales.

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3.5

Estructuras de las Rocas Sedimentarias Por estructuras de los sedimentos se entiende aquellos rasgos de mayor magnitud, que se observan o estudian en afloramientos mejor que en muestras o en cortes delgados, siendo los rasgos mayores. 3.5.1 Estructuras Inorgánicas a) Mecánicas o primarias - Estratificación, es la característica común de las estructuras primarias, ya que la expresión de rocas estratificadas es sinónima con rocas sedimentarias, como: Estructuras de estratificación laminares, son unidades más pequeñas de estratificación, característica de los sedimentos de grano más fino, como limolitas y las lutitas. Estratificación entrecruzada, es una propiedad común y muy conocida de muchos sedimentos granulares, siendo un rasgo útil para determinar la dirección de las corrientes, asimismo para determinar el techo y la base de los estratos verticales o volcados. Estratificación gradada, rasgo sedimentos, de vital importancia quienes la encuentran muy útil suposición en estratos plegados volcados.

común en ciertos tipos de para los geólogos de campo, para determinar el orden de isoclinalmente y en estratos

- Lineación primaria de corrientes, característica por la presencia de estructuras lineales, como: óndulas, estriaciones y surcos, depresiones espatuladas, etc. La óndulas se forman cuando una corriente que fluye sobre un estrado de arena alcanza cierta velocidad, las partículas de arena comienzan a moverse, y se forma sobre su superficie una ondulación. - Estratificación deformada, puede estar deformada o perturbada con anterioridad a la consolidación de los materiales, la deformación del sedimento blando incluye plegamiento, fracturación o brechamiento de los materiales, y la movilización del banco, seguido por flujo o inyección de materiales móviles en bancos adyacentes; como : Plegamiento contemporáneo, es común en muchos sedimentos y muy notable en las sucesiones arena-lutitas de estratificación delgada. Diques de areniscas, filones capas y autointrusiones, es la inyección o intrusión de arena en rocas sedimentarias y en otras rocas, es unos rasgos característicos de algunos conjuntos sedimentarios, como diques de areniscas, filones capas y cuerpos relacionados.

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Estratificación quebrantada, los bancos pueden quebrarse y sufrir dislocaciones en grado variable, que consisten desde fisuramiento transversal a los bancos hasta brechamiento, por el cual los fragmentos de los bancos se dislocan completamente, giran a aun se vuelcan; así formándose brechas o conglomerados intraformacionales. b) Químicas o secundarias La acción química es la responsable de varias estructuras sedimentarias, que resultan de disolución y de precipitación o segregación de material mineral e incluyen estructuras tales como nódulos, concreciones, geodas, septarios, etc. - Estilotitas, es una superficie marcada por mutuas penetraciones de los dos lados, las prolongaciones dentiformes encajan en fosetas de dimensiones semejantes en la otra, abundan en las rocas carbonáticas. 3.5.2 Estructuras Orgánicas Estructuras orgánicas halladas en las rocas son los fósiles, que forman parte integrante de la roca. Los fósiles constituyen demostraciones de vida pasada, que sepultados y conservarse inalterados como materiales orgánicos mas resistentes, huesos, dientes y conchas. La petrología de los fósiles: Algas calcáreas, depositan aragonita o calcita, que contribuyen cantidades de carbonato de calcio a los arrecifes actuales y a los depósitos de caliza, formando estructuras de estromatolitos. Foraminíferos, hay calcáreos como aglutinados en los sedimentos, las formas calcáreas son las más frecuentes en corte delgado. Los foraminíferos son constructores importantes de rocas, y sus restos pueden constituir la masa total de la roca. Esponjas, las espículas de esponjas silíceas forman el componente común de algunos sedimentos, siendo notables en algunas ftanitas paleozoicas y cretácicas, donde aparecen como estructuras claras, delgadas y encorvadas de sílice calcedónica. Corales, la mayoría constan de pequeñas fibras o de gránulos de aragonita, constructores de los arrecifes. Equinodermos, las partes duras son características porque cada placa o junta es un solo cristal de calcita, que muestran un clivaje a simple vista; y la caliza compuesta por restos con un marcado aspecto cristalino. Briozoarios, son comunes en muchas calizas. La forma semejante a célula de la estructura de la colonia facilita su identificación al

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microscopio, siendo aragonita o calcita, que constan de fibras dispuestas tangencialmente. Braquiópodos, principalmente la calcita, sus conchas están formadas por haces de prisma dispuestos paralelamente y con sección cuadrangular. Moluscos, las conchas son principalmente de aragonita. En algunos géneros la totalidad de las conchas son de calcita, una capa externa de estructura prismática y la capa interna nacarada presenta una estructura laminar. 3.6

Clasificación de las Rocas Sedimentarias Las rocas sedimentarias forman el 5% de la corteza terrestre, y su importancia es mucho mayor, ya que forman el 75%, en superficies emergidas, tierras que están recubiertas por una película sedimentaria que no tiene en promedio más de 2000 m de espesor. 3.6.1 Rocas Detríticas Son las rocas que están constituidas por fragmentos aún sueltos y por restos consolidados, y cada uno de estos dos grupos se subdivide en función del tamaño de los elementos transportados presentes. a) Las Ruditas Sus elementos son de grano grueso están formados por restos de rocas sueltas como bloques, cantos y gravas; y no de minerales, son transportados por las corrientes de agua o de aire, rodando sobre el suelo o, excepcionalmente, en suspensión en los regímenes de gran turbulencia. Dentro de este tipo podemos clasificar en función a su posición respecto a los acontecimientos orogénicos, siendo: - Conglomerados preorogénicos Formado por el derrumbamiento de los umbrales en los dominios de los geosinclinales dando lugar a brechas de cordillera; asimismo, las facies ammonítico rosso o calizas rojas con ammonites, caracterizadas por su color rojo o verde, su aspecto noduloso y su gran coherencia.

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- Conglomerados sinorogénicos y postorogénicos Este tipo de conglomerados son innumerables, con elementos muy voluminosos y sobre todo calizos. - Conglomerados de peniplanización Son los conglomerados de base en relación con transgresiones constituida por cantos de sílex procedentes de la Creta y englobados en un cemento silíceo. - Conglomerados continentales Son formaciones excepcionales, como los conglomerados glaciales (tillitas), las brechas de cavernas producidas por el hundimiento de bloques calizos recementados posteriormente, resultantes de cementación de huesos de mamíferos.; siendo el vulcanismo un gran productos de brechas. b) Las Arenitas - Las arenas Están formados por minerales aislados y por cuarzo. Se encuentran también granos de calcita procedentes de la destrucción mecánica de las conchas o de la disgregación de calizas. Las capas micáceas se forman durante los períodos de estiaje, donde las corrientes no son capaces de transportar más que partículas muy finas. - Las areniscas Son arenas a las que una diagénesis evolutiva ha cementado formando una masa homogénea de fractura más o menos neta, que se clasifican en función de la naturaleza de sus granos detríticos y en función de su cemento. Las areniscas pretectónicas, formaciones de flysch que se depositan en los surcos sinclinales en una fase de intenso relleno que precede a la orogénesis geosinclinal. Las areniscas postorogénicas, como las molasas se originan como consecuencia de la destrucción de las cordilleras recientemente levantadas; son areniscas con elementos detríticos poco evolucionados, en un cemento de calcita más o menos cristalizado. c) Las Pelitas Son rocas de granulometría muy fina están representadas esencialmente por las rocas arcillosas, a las que se denominan arcillitas, a la que se debe distinguir:

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- Las arcillas de las alteraciones y de los suelos originadas a nivel de los suelos continentales, ya que las arcillas no se forman directamente a partir de los silicatos, sino a partir de las soluciones que resultan de su hidrólisis. - Las arcillas sedimentarias detríticas de la fracción fina que se deposita, entre las últimas arenas y los primeros precipitados químicos, siendo buenos indicadores de una facies petrográfica, climática y biológica del continente arrasado. - Las arcillas sedimentarias transformadas donde el material arcilloso inicial es seleccionado en el transcurso del transporte como lo son todos los minerales. - Las arcillas sedimentarias neoformadas, se trata de minerales cuya síntesis se hace en el medio de sedimentación, a expensas de soluciones iónicas. - Las arcillas de la diagénesis que se forman en las pelitas en vías de evolución, distinguiéndose: la diagénesis precoz del barro embebido en agua, la diagénesis media de la zona compactada pero con circulación de agua, y la diagénesis profunda de las zonas poco porosas. - Las pelitas continentales esencialmente heredadas, son menos abundantes que las arenas y las gravas, fácilmente transportadas. - Las pelitas marinas se depositan, por una parte a causa de la disminución de las corrientes fluviales cerca de las desembocaduras, y por otra parte debido al aumento de la salinidad y del pH del medio. 3.6.2 Rocas a partir de Soluciones Iónicas Las soluciones procedentes del lavado de los suelos y rocas del continente son arrastradas por los cursos de agua y finalmente van a parar a las aguas marinas. El contenido de las aguas fluviales es variable, según el continente se encuentre en estado de biostasia; en cambio el agua del mar, debido a su enorme volumen parece conservar una composición constante que los aportes más o menos grandes no son capaces de modificar. a) Rocas férricas Son los que contienen minerales ferrosos y férricos encontrándose ampliamente extendidos en los sedimentos de todas las épocas geológicas, tienen tendencia a concentrarse en formaciones que, debido a su importancia económica, son conocidas bajo el nombre de minerales de hierro, siendo uno de los constituyentes esenciales de la corteza terrestre. Se originan a partir de la precipitación de los hidróxidos, la solubilidad de los hidróxidos y de formaciones complejas.

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b) Rocas Carbonatadas Las rocas carbonatadas son aquellas formadas por la litificación de sedimentos ricos en carbonatos (>80%), los cuales han sido depositados a partir de la precipitación química dentro de una solución acuosa. Las rocas carbonatadas son las calizas y dolomías, hay otras rocas formadas por carbonatos, aunque son mucho menos frecuentes, y a menudo están originadas por otro tipo de procesos, no sedimentarios (reemplazamientos). Entre ellas destacan las rocas de magnesita y de siderita, de interés minero por ser importantes menas de magnesio e hierro, respectivamente. El estudio de las rocas carbonatadas es muy importante a partir de tres consideraciones: - Contienen la mayor parte del registro fósil, un elemento importante para asignar la edad relativa de las rocas; - Es una herramienta muy útil en la interpretación de ambientes sedimentarios; y - Representan yacimientos minerales no principalmente en la industria de la construcción.

metálicos,

c) Rocas Silíceas Son rocas formadas por la acumulación directa de material orgánico silíceo, generalmente caparazones de diatomeas (diatomitas), restos de radiolarios (radiolaritas) y acumulaciones de espículas de esponjas (espongiolitas). - Las rocas silíceas biogénicas, formado por los organismos que son capaces de tomar la sílice de las aguas con el fin de constituir sus caparazones; como, las radiolaritas, son rocas petrográficas; las espongiolitas, son rocas marinas; y las diatomitas, son tierras sueltas claras o coloreadas. - Las rocas silíceas mixtas, formado por la precipitación de sílice por vía o biológica que constituyen depósitos homogéneos, pero esta precipitación puede tener lugar también cuando se depositan materiales detríticos y también puede darse de que la precipitación de sílice coexista con cualquier otra sedimentación química.; como, los sílex, son nódulos de calcedonia y ópalo; las chailles de las calizas marinas, es una especie de sílex incompletos que contienen espículas de esponjas y que encierran granos de cuarzo; las calizas silificadas lacustres y los asperones, son compactos y asperones cavernosos formados por tabiques de calcedonia que limitan espacios cerrados, vacíos o rellenos de arcillas. d) Las Evaporitas

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Son rocas salinas constituidas esencialmente por sulfatos y cloruros que habitualmente se originan por evaporación del agua del mar. Existen evaporitas continentales, formadas en lagos salados, o en regiones desérticas que se inundan esporádicamente. - Las evaporitas marinas, se encuentran en el mar que contienen mayor proporción de sales; como el yeso, halita y sales potásicas. - Las evaporitas lacustres, se encuentran en los lagos que contienen por lo general aguas dulces, pero en ocasiones pueden llegar a contener aguas ricas en sales, que pueden ser distintas a las que encontramos en el mar, al menos cuantitativamente; como sepiolita de ambiente continental y palygorskita en ambientes marinos. - Las evaporitas de medios desérticos, formado por meteorización química que actúa generando sales solubles durante largos periodos de tiempo sobre las rocas a partir de las cuales se forman. Pero cuando se producen lluvias torrenciales, escasas pero no excesivamente infrecuentes en estos climas, se produce el lavado de estas sales, que forman grandes charcas, que al cesar las lluvias se evaporan rápidamente y producen la concentración de las sales arrastradas. 3.6.3

Rocas biógenas orgánicas Las rocas orgánicas son las formadas por depósitos fundamentalmente de origen orgánico, como restos de animales y plantas. a) Los Carbones Es el resultado de la transformación de restos vegetales insitu o transportados de lugares muy apartados, dando lugar a la turba y posteriormente al carbón de piedra. - Las turbas, son ligereas ricas en restos vegetales identificables y en particular en musgos. - Los lignitos, tienen un aspecto mate, coloración parda o amarilla de textura leñosa de los vegetales que lo constituyen. - Los carbones, tienen color negro, son más o menos quebradizos y tiznan los dedos, de bandas brillantes o vitreno, semibrillantes o clareno, mates o dureno y, fibrosas o fuseno. b) El Petróleo Es formado a partir de la putrefacción de los residuos de plantas y animales que se acumularon en los fondos marinos conjuntamente con los materiales que se formaban en aquellas

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épocas. El petróleo es una sustancia mineral conocido también como aceite de roca, petro = roca y óleum = oleo, aceite.

4. CONCLUSIONES • La variedad de rocas sedimentarias existentes en la naturaleza es prácticamente infinita, que podría considerarse como rocas secundarias, porque en general resultan del intemperismo y desintegración de las masas de roca ya existente. • Son las rocas más abundantes en la superficie terrestre con enorme aplicación práctica, caracterizadas por su variabilidad en las propiedades físico mecánicas. • En los proyectos de ingeniería las rocas sedimentarias son frecuentes, ya que en el volumen de los primeros 15 km de la corteza son el 5% para las rocas sedimentarias y el 95% restante son ígneas, pues las metamórficas dominan los ambientes profundos. Por el área de afloramiento las sedimentarias son el 75% de la superficie y el 25% son ígneas, sin quedar margen de significación para las metamórficas. • Los cementos minerales más comunes de las rocas sedimentarias son la calcita y el cuarzo. • Las rocas arcillosas, así como los depósitos granulares y sus mezclas, resultan indudablemente las materias primas más importantes para su empleo en las tecnologías a base de tierra como el adobe, tapial, embarrado, etc. •

Las rocas sedimentarias sometidas a elevadas presiones y de temperatura que llegan a recristalizarse, se convierten en rocas metamórficas.

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Los minerales que forman las rocas sedimentarias pertenecen a 2 tipos de materiales: detríticos y químicos; los primeros son minerales liberados de las rocas madres por meteorización, intemperismo, erosión , transporte luego depositados; en tanto los segundos son minerales que se precipitan de una disolución y forman los compuestos hidratados.

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Las rocas sedimentarias e ígneas descompuestas por varios agentes físicos y/o químicos forman parte de los suelos que al mezclarse con material orgánico y microorganismos constituyen los suelos fértiles que es sostén de la agricultura y este de la humanidad.

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Generalmente las rocas sedimentarias calcáreas y/o algo cálcicas son favorables para la depositación de menas polimetálicas, que constituyen las minas principales del Perú de Zn, Pb y Ag.; en tanto en algunos lugares los detritus semiconsolidados y /o sueltos forman morrenas auríferas y de placeres aluviales, formados por deshielos, erosión y depositación en algunos cursos de ríos amazónicos y andinos.

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