Rocas sedimentarias

Formación de rocas sedimentarias en Arizona. En ella se pueden observar las diferentes capas de sedimentos solidificados en estratos durante el proceso de litificación.

Clase de rocas formadas a partir de la destrucción de otras preexistentes. Se encuentran en la superficie terrestre, de la que cubren más del 75% en forma de fina capa. La proporción de rocas sedimentarias en la composición de la corteza es mínima en comparación con la de rocas ígneas y metamórficas.

Formación

Las rocas situadas en la superficie de la Tierra se ven sometidas a un proceso de meteorización a causa del viento, la lluvia, las corrientes de agua, los glaciares, las diferencias de temperatura y la acción de los organismos vivos, entre otros agentes. La consecuencia de ello es que tales rocas se rompen en fragmentos de tamaños diversos o son disueltas por el agua. A continuación, tales fragmentos experimentan un transporte por varios medios: el viento, las corrientes de agua o, simplemente, la acción de la gravedad, por ejemplo.

Tras el transporte, que puede ser de muchos kilómetros desde el lugar de origen, los fragmentos rocosos se acumulan en emplazamientos conocidos como depósitos o cuencas sedimentarias. Éstos son zonas bajas del terreno, como sinclinales, valles, barrancos, cuencas de los ríos, fondos de lagos y océanos. De nuevo en el caso de los materiales disueltos por el agua, es en los depósitos donde se precipitan, separándose de su medio de transporte.

El siguiente paso del proceso de formación de las rocas sedimentarias se conoce como litificación, proceso que en términos generales consiste en la compactación de los fragmentos de roca a causa de las sucesivas capas de sedimentos que se depositan sobre ellos. El resultado final es una disposición en forma de capas horizontales y paralelas, denominadas estratos. En un corte vertical del terreno, éstos resultan distinguibles gracias a los cambios del color, tamaño de las partículas y estructura interna.

Una vez que los estratos están formados y adecuadamente compactados, sobre ellos actúan las fuerzas propias de la litosfera, como los procesos orogénicos y epirogénicos. En consecuencia, los estratos se pliegan y fracturan, abandonando así su disposición horizontal originaria. Es habitual que en tales estratos figuren restos fósiles de organismos biológicos debido a que, a diferencia de las rocas ígneas y metamórficas, las sedimentarias se forman a presiones y temperaturas lo bastante bajas para que tales restos no resulten destruidos. La presencia de fósiles, así como las diferencias existentes entre los sucesivos estratos de un depósito, aporta importante información sobre la historia de la Tierra.

Respecto a su composición, las rocas sedimentarias están formadas básicamente por óxidos, principalmente de silicio, aluminio, calcio y hierro, y en menores cantidades por magnesio, potasio y sodio.

Clasificación

Las rocas sedimentarias se dividen en dos grandes grupos, dependiendo del tipo de meteorización que las haya originado: las detríticas y las no detríticas.

Las rocas sedimentarias detríticas, también conocidas como clásticas, son fruto de la meteorización mecánica de otras rocas. Tal meteorización puede venir dada, por ejemplo, por la fricción del hielo de un glaciar contra el terreno, por el arranque de la corriente de un río, por el viento, o por las fuertes diferencias de temperatura, que mediante compresiones y dilataciones conducen a la fractura de las rocas. Este tipo de rocas sedimentarias se caracterizan por la heterogeneidad de su composición así como por estar formadas por granos individuales.

Precisamente en función del tamaño de los granos, las rocas detríticas se dividen a su vez en: ruditas, areniscas y lutitas. Las ruditas están constituidas por gravas, con granos superiores a 2 mm. En el caso particular de que las gravas posean cantos angulosos, las ruditas resultantes pasan a denominarse brechas. Si por el contrario las gravas han experimentado una importante erosión durante el transporte, y por tanto tienen forma redondeada, la denominación aplicada es conglomerados. En las areniscas, los granos son arenas y su tamaño oscila entre los 2 mm y 1/16 mm y por último, en las lutitas los granos poseen un tamaño inferior a 1/16 mm.

El tamaño y la forma de los granos son importantes puesto que de ellos dependen diversas propiedades de las rocas, así como de la distribución de los granos, de la presencia de huecos entre ellos, de cementos naturales que los unan o de que en los espacios libres existan líquidos atrapados, como agua o petróleo.

En la composición de las rocas detríticas abundan el cuarzo, el feldespato, los anfíboles y algunos minerales arcillosos. La arenisca es un ejemplo característico de este tipo de rocas.

Por otro lado, las rocas sedimentarias no detríticas son las originadas por algún tipo de meteorización química, como disolución y precipitación en agua, evaporación de salinas y evolución de restos orgánicos. Sus composiciones son homogéneas, en comparación con las de las rocas detríticas. Se dividen en tres grupos: carbonatadas, evaporíticas y organónegas.

Las rocas carbonatadas se producen por precipitación de carbonatos. Entre ellas se encuentra la caliza, fruto de la precipitación del carbonato de calcio, y la dolomía, resultante de la precipitación del carbonato de calcio y magnesio.

Para que se forme una roca sedimentaria evaporítica es necesario que un mineral sea disuelto en agua y que a continuación se produzca la evaporación de ésta. Estas rocas suelen estar compuestas por cloruros y sulfatos. A menudo aparecen intercaladas entre rocas sedimentarias de tipo detrítico. Algunos ejemplos de rocas evaporíticas son la carnalita y la halita.

Las rocas organógenas se forman a partir de la transformación de organismos vivos. Las principales, en especial por su importancia económica, son el carbón y el petróleo, que se puede considerar como una roca líquida. El carbón se origina por la acumulación de restos vegetales en entornos pantanosos, carentes de oxígeno. En cuanto al petróleo, para que se produzca es necesario que enormes cantidades de plancton se depositen en ambientes marinos y lacustres, para que posteriormente los microorganismos puedan transformar sus restos en hidrocarburos.

Propiedades

Las propiedades de las rocas sedimentarias, y en particular las mecánicas, dependen en gran medida del medio donde se encuentren. Por ejemplo, el ascenso de la presión de confinamiento provoca un aumento de la resistencia, la elasticidad y la ductilidad, la presencia de líquidos en los poros reduce tanto la resistencia como la ductilidad y la temperatura disminuye la resistencia pero sin embargo hace crecer la ductilidad.

La densidad de las rocas clásticas crece a medida que se ven enterradas en los depósitos bajo sucesivas capas de sedimentos, ya que el consiguiente aumento de la presión causa la disminución de la porosidad y, por tanto, el crecimiento de la densidad. Por otro lado, la presencia de cementos naturales que ocupen los espacios entre los granos contribuye también a reducir la porosidad. Tales cementos acostumbran a ser silíceos, calcáreos, carbonatados, o bien minerales de hierro. Por otro lado, el aumento de la compactación de las rocas conduce a la expulsión de los líquidos atrapados en sus poros, lo que ocasiona un aumento de su resistividad eléctrica. Si una roca sedimentaria experimenta un proceso de enfriamiento en presencia de un campo magnético puede quedar magnetizada de forma permanente.

Tal diversidad de factores hace que las propiedades de las rocas sedimentarias varíen considerablemente.

Rocas sedimentarias: parte de un ciclo

Las rocas experimentan transformaciones con el tiempo. Como ya se ha explicado, las que se encuentran en la superficie terrestre, al alcance del efecto de los elementos, sufren procesos de meteorización que llevan a su disgregación en fragmentos o a su disolución por el agua. Tales fragmentos son transportados hasta las cuencas de sedimentación donde, mediante una posterior compactación, se forman las rocas sedimentarias. La existencia de las mismas, sin embargo, no concluye en este punto.

La acumulación gradual de sedimentos provoca que las rocas sedimentarias situadas en la parte inferior de los depósitos queden cada vez más enterradas. El aumento consiguiente de las condiciones de presión y temperatura puede alcanzar el nivel necesario para que tales rocas experimenten transformaciones. O bien pueden aproximarse a una zona caliente de la corteza terrestre, con presencia de magma, o sufrir las importantes tensiones que se dan en las zonas de falla, con lo que también se producirán transformaciones en su naturaleza. El resultado de todo ello es que las rocas sedimentarias se transforman en metamórficas.

Estas últimas pueden llegar a calentarse tanto que se fundan, convirtiéndose en magma. Cuando éste se enfría se transforma en una roca ígnea. Si las rocas ígneas logran aflorar a la superficie terrestre se ven sometidas al ataque de los agentes erosivos y el ciclo vuelve a iniciarse.

Por supuesto, el ciclo descrito no es inalterable y pueden darse en el mismo numerosas variantes. Por ejemplo, una roca metamórfica procedente de una sedimentaria se puede erosionar, dando lugar a una nueva roca sedimentaria. En cualquier caso, el ciclo es muy lento, abarcando periodos de millones de años.