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AMBIENTES SEDIMENTARIOS
GEOLOGIA III
AMBIENTES SEDIMENTARIOS
ROCAS SEDIMENTARIAS
• Las rocas sedimentarias contienen el volumen mundial de gas, aceite y otros recursos minerales
–petróleo–carbón–agua, arcilla, arena, grava, caliza, metales
• Entender como se forman los sedimentos y su distribución es critico para:
–Predecir donde ocurren estos recursos–Estimar con precisión la cantidad de estos recursos–Extraer eficientemente estos recursos
ROCAS SEDIMENTARIAS
Estratigrafía y Sedimentología son herramientas clave para la industria E&P
•Para predecir la distribución de los cuerpos sedimentarios–Rocas reservorios, sellos y rocas fuente
•Para predecir características de los cuerpos sedimentarios–Porosidad, permeabilidad, dimensiones
SISTEMAS SEDIMENTARIOS
El área fuente, los mecanismos de transporte, el clima, las condiciones y procesos de depositación de sedimentos, cambios del nivel del mar y los cambios diagenéticos después de la depositación de sedimentos (en combinación), determinan la distribución de los tipos de roca y su porosidad y permeabilidad en el subsuelo.
PRINCIPALES TIPOS DE ROCAS SEDIMENTARIAS(silici)clásticos vs. carbonatos
CARBONATOS: PRECIPITADOS POR ORGANISMOSLa composición de los sedimentos carbonatados es una función de:•Composición química del agua (de mar)•Energía y temperatura del agua•Animales y plantas involucradas•Clima y escenario depositacional
Tienden a diagénesis:•Minerales de carbonato son fácilmente alterados después de la depositación•Porosidad y permeabilidad son controladas por la diagénesis y el ambiente depositacional.
Los carbonatos son fundamentalmente diferentes de los clásticos por el rol de los organismos vivos en la depositación de carbonatos
y la común y generalizada diagénesis.
CLÁSTICOS: DETRITOS DE ROCAS PRE-EXISTENTESLa composición de los sedimentos clásticos es una función de:•Composición de la “roca madre”•Clima y duración de la meteorización•Medio de transporte•Distancia de transporte•Escenario depositacional
Granito Gneis
meteorización y erosión
río transportando sedimentos
arenas y arcillas interestratificadasdepositadas en un río influenciado por
mareas
OTROS SEDIMENTOS: CARBÓN Y EVAPORITASLos carbones se forman en pantanos de turba de H2O y CO2
Los carbones son una roca fuente para gas
Los carbones se forman en climas húmedos
Evaporitas: sal de roca y yeso se forman de sales disueltas cuando se evapora el agua
Las evaporitas son buenos sellos
Las evaporitas se forman en climas secos
CLÁSTICOS VS. CARBONATOS
Meteoriza a karstMeteoriza a detritos
Producidos localmenteImportados
Rasgos hidrodinámicos:Olas y corrientes
Eustacia controla la extensión de la “fábrica” de carbonatos
Acumulaciones orgánicas con flancos empinados
Formados en la línea de costa y con distribución a través de la plataforma controlada por eustacia.
AMBIENTES DEPOSITACIONALES
AMBIENTES DEPOSITACIONALES
PRINCIPALES PROVINCIAS GEOMORFICAS
NIVEL BASE DE EROSIÓN
EROSIÓN
SEDIMENTACIÓN
Cuenca recibiendo
Ultimo nivel base de erosión
Perfiles (niveles base) gradan con el tiempo
PERFIL DE EQUILIBRIO
•Sedimentación y erosión
•Nivel base de erosión
LA SEDIMENTACIÓN DEPENDE DE NIVEL RELATIVO DEL NIVEL DEL MAR
LA ENTRADA DE SEDIMENTOS INTERACTÚA CON EL NIVEL RELATIVO DEL MAR
bajo
APORTE DE SEDIMENTOS
alto
alto
NIVEL RELATIVO DEL MAR
bajo
Sedimentos retrogradantes(transgresión depositacional)
Superficie depositacional inicial
Sedimentos progradantes(regresión depositacional)
Sedimentos agradantes(estacionarios)
ESTRATIGRAFÍA
• Estudio e interpretación de las rocas sedimentarias estratificadas.
• Identificación, descripción de la secuencia tanto vertical como horizontal, cartografía y correlación de las unidades de rocas estratificadas
ESTRATIGRAFÍA
CONCEPTOS
– Estratificación es la disposición en capas paralelas de las rocas sedimentarias.
– Estrato es cada una de las capas de que consta una formación de rocas estratificadas.
– Tope o Techo del estrato es su superficie superior. – Base del estrato es su superficie inferior. – Potencia del estrato es el espesor comprendido entre el tope y
la base. – Secuencia estratigráfica es una sucesión de estratos,
separada de otras secuencias por una discontinuidad estratigráfica.
– Hiato estratigráfico es un período de tiempo en el que no se produce sedimentación.
DATACIÓN DE LOS ESTRATOS
Ordena los estratos y acontecimientos de una secuencia según su antigüedad. Se apoya en los principios básicos de la estratigrafía:
• Principio de la horizontalidad original: Los estratos se depositan casi siempre de forma horizontal y permanecen horizontales si no actúa ninguna fuerza sobre ellos.
• Principio de la continuidad lateral: un estrato tiene la misma edad a lo largo de toda su extensión horizontal.
• Principio de la superposición: Si sobre una secuencia estratigráfica no se ha ejercido ninguna fuerza, el estrato más antiguo se sitúa en la parte inferior y el más reciente, en la superior.
• Principio del uniformismo: Las leyes que rigen los procesos geológicos han sido las mismas en toda la Tierra.
• Principio del actualismo: Los procesos geológicos actuales son los mismos que actuaban en el pasado y producen los mismos efectos que entonces.
• Principio de la sucesión faunística o de la correlación: Los estratos que se depositaron en diferentes épocas geológicas contienen distintos fósiles.
• Principio de la sucesión de eventos: Todo acontecimiento geológico es posterior a las rocas y procesos afectados por él.
DATACIÓN DE LOS ESTRATOS
•MÉTODOS DE EDADES RELATIVAS– Por medio de fósiles (paleontología, bioestratigrafía,
fósiles guías)– Por fenómenos mundiales (capas globales por
ejemplo un impacto grande de un meteorito)– Por regresión o transgresión del mar
•MÉTODOS DE EDADES ABSOLUTAS– Dataciones radiométricas
EDADES RELATIVAS
POR MEDIO DE FÓSILES
Fósiles guías permiten una correlación de edad entre diferentes sectores. Un fósil guía es un fósil con una abundancia relativamente alta, una distribución global y período de vida como especie relativamente corta.También puede dar idea del ambiente de depositación.
En el primer instante un fósil guía apunta a una cierta época y permite una correlación con los estratos en otros sectores que contienen el mismo fósil. Se habla de "edades relativas" porque un fósil en un primer instante define solamente una cronología entre más antiguo o más joven.
EDADES RELATIVAS
POR MEDIO DE FÓSILES
EDADES ABSOLUTAS
POR MEDIO DE DATACIONES RADIOMÉTRICAS (ISOTOPOS INESTABLES)
Isótopos: son átomos de un elemento de distintas masas, de distintas cantidades de neutrones, pero de la misma cantidad de protones (mismo número atómico) y tienen casi las mismas propiedades químicas.
Los isótopos radioactivos se desintregan con una velocidad exponencial constante. La mitad de los isótopos radioactivos se desintegra en un intervalo de tiempo definido y constante formando isótopos radiógenos.
El intervalo de tiempo se llama período de semidesintegración, lo cual es característico para un isótopo radioactivo, no depende de la temperatura o presión ni de otros factores.
EDADES ABSOLUTAS
POR MEDIO DE DATACIONES RADIOMÉTRICAS (ISOTOPOS INESTABLES)
SUBDIVISIÓN DE LA ESTRATIGRAFÍA
•Litoestratigrafía: Basada en la correlación de rocas con propiedades y características similares.
•Bioestratigrafía: Aplicación de las biotas o asociacionesde fósiles para la interpretación de secuenciassedimentarias dentro de una marco estratigráfico.
•Estratigrafía Secuencial: Basada en la interpretación de paquetes de estratos sedimentarios limitados pordiscordancias o sus correlativas conformidades, comoproductos depositacionales/erosionales de cambios del nivel relativo del mar.
CAMBIOS DEL NIVEL DEL MAR
La geología ha reconocido que para un gran período de tiempo, el nivel del mar no permanece constante, sino que cambia en el tiempo.
Historicamente han ocurrido transgresiones y regresiones marinas.
• Transgresión: Ingreso del mar hacia al continente.Si un sector se hunde tectónicamente, el mar puede ingresar hacia el continente.
• Regresión: Es el retiro del mar desde el continente.Si un sector continental muestra un levantamiento tectónico, el mar tiene que retirarse de los sectores continentales.
CICLICIDAD INDUCIDAEN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
CICLICIDAD INDUCIDAEN LAS ROCAS SEDIMENTARIAS
LEY DE WALTHER: SUCESIÓN DE FACIES
Las facies que ocurren en sucesiones verticales de estratos CONCORDANTES también ocurren en ambientes lateralmente adyacentes
Regresión: migraciónhacia el mar de la línea de costa en un intervalo de tiempo.
Transgresión: migraciónhacia tierra firme de la línea de costa en un intervalo de tiempo.
T y R pueden tenerdiferentes duraciones de tiempo
Tierra firme Cuenca (mar)
Mecanismos externos a la cuenca sedimentaria controlan la tendencia regional depositacional y la arquitectura del relleno de la cuenca.
-Tectónica: subsidencia de la cuenca, carga cortical, levantamiento; gran escala >1 Ma.-Eustasia: cambio en el volumen de los oceanos y por tanto en el nivel del mar.-Clima: variaciones orbitales (forma de la orbita, inclinación y rotación de la Tiera
alrededor del Sol) con periodicidad de 10,000-100,000 años.
Los tres controles alogénicos interactuan (y compiten) para controlar el aporte de sedimentos, el flujo de energía y el espacio de acomodación, los cuales finalmentecontrolan la sedimentación (naturaleza del relleno de la cuenca).
Aporte de sedimentos (cantidad y tamaño de grano): producto del clima y tectonismo.Climas húmedos y/o levantamiento incrementan el aporte de sedimentos.
Espacio de acomodación: la cantidad de espacio disponible para que los sedimentos rellenen la distancia entre el nivel base y la supercie depositacional.
Flujo de energía: alta energía=erosión/retrabajamiento; baja energía=depositación-Depositación cuando el aporte de sedimentos > flujo de energía-Erosión/retrabajamiento cuando el aporte de sedimentos < flujo de energía
Slatt, 2006
Lowstand systemtract (LST) Transgressive system
tract (TST)
Highstand system tract (HST)
La estratigrafía secuencial se basa en la premisa que a través del tiempogeológico, los oceanos han ascendido y descendido de manera cíclica (ej: caida y subida del nivel del mar). Por esta razón, los estratos son depositados de manera cíclica, predecible.
Los systems tracts se depositan durante varias etapas de un ciclo.
Ciclo del nivelrelativodel mar
Litoestratigrafía: Correlaciona las rocas con base en sus propiedades (arena, arcilla, etc.).Cronoestratigrafía (estratigrafía secuencial): Correlaciona superficies entre rocascon base en el tiempo geológico de su formación.
Reservorio continuo
Reservorio discontinuo
Episodios multiples (repetidos) de trangresión(retrogradación) and regresión (progradación)