Componentes petrográficos y paleontológicos de las rocas carbonatadas (página 2)

La concha de los braquiópodos consiste de dos valvas inequilaterales; el contorno externo de las valvas usualmente es redondo, ovalado o subtriangular. La curvatura de las valvas individuales es variable e incluye formas planas, convexas, cóncavas y formas flexionadas, que comúnmente son alargadas ya sea en forma paralela o perpendicular a la línea de la charnela. La superficie de la concha puede ser lisa, plegada, corrugada o espinosa. Los braquiópodos son comúnmente de 1 a 10 cm de longitud, aunque algunas formas llegan a rebasar hasta 30 cm. La microestructura del grupo de los articulados consiste de tres capas, de las cuales sólo dos se preservan y que emiten extinción oblicua con luz polarizada bajo el  microscopio. La capa exterior es orgánica, la media es laminar y principalmente de fibras oblicuas y constituida de calcita  de bajo contenido en Mg, la capa interior es prismática parecida a la de los moluscos. Viven en aguas neríticas y los de concha delgada son más comunes en ambiente nerítico medio e interior, mientras que los de concha gruesa viven en ambientes de rampa exterior y aguas profundas. El rango estratigráfico de los braquiópodos es del Cámbrico al Reciente.

El término Molusca denota organismos de cuerpo blando. Todos los moluscos que poseen esqueleto o concha, ésta consiste principalmente de carbonato de calcio, ya sea calcita o aragonita. Se dividen en tres grupos:

• 1. Bivalvos

• 2. Gasterópodos

• 3. Cefalópodos

 La estructura de la concha de los bivalvos consta de 3 capas, pero solo 2 se preservan:

• 1. Capa interna de aragonita formada por dos capas fibrosas (está no se preserva)

• 2. Capa externa de calcita prismática (se preserva) 

• 3. Capa compleja lamelar cruzada, presenta extinción irregular no ondulosa (se preserva).

Los bivalvos de conchas delgadas son pelágicos de aguas profundas, mientras que los bivalvos de conchas gruesas son neríticos de aguas someras. Los rudistas están restringidos a plataformas, rampas o a montículos en aguas tropicales. Las conchas de los gasterópodos son usualmente en espiral y de tamaño de mm. a 1 cm. Las conchas de los gasterópodos están constituidas de 1 a 5 capas calcáreas, pero se preservan de 2 a 3; dichas capas presentan mineralogía y microestructura característica y no contienen poros. Los gasterópodos son un grupo que se ha adaptado a ambientes marinos, aguas dulces y terrestres y tienen una distribución mundial desde el Cámbrico hasta el Reciente. Viven en ambientes marinos, también son nadadores pelágicos. Los cefalópodos (Figura 30) presentan una concha dividida en cámaras y en forma espiral o recta, sus dimensiones varían desde unos cuantos milímetros hasta cerca de 10 metros, pero la mayoría de las formas probablemente caen en el rango de 2 -10 cm. La mayoría de los cefalópodos secretan una concha de aragonita, que consecuentemente es recristalizada o reemplazada por calcita.

Figura 30. Ammonite. Domus da Coruña, Galicia, Espana. Tomado de http://es.wikipedia.org/wiki/Mollusca)

Los equinodermos están compuestos de placas individuales de calcita cuyo número es de cientos a miles. Usualmente el esqueleto de los equinodermos se desarticula rápidamente y las placas son dispersas después de la muerte del animal. Consecuentemente en secciones delgadas es más factible observar secciones transversales y longitudinales de las placas calcáreas individuales que del organismo completo; o bien, fragmentos de sus espinas. Las placas individuales tienen un tamaño que varía entre un milímetro a unos cuantos centímetros. Cada placa individual del esqueleto de un equinodermo se comporta opticamente como un cristal de calcita individual.  Son exclusivamente animales marinos, usualmente de mares abiertos.

Los anélidos (o gusanos) están compuestos de muchos segmentos similares en forma de anillos. La segmentación se observa en la pared exterior y las estructuras internas, como nervios, músculos y órganos reproductivos, circulatorios y excretorios no se preservan. El tamaño de los anélidos varía de unos cuantos milímetros hasta de 3 metros de longitud y su diámetro de unos 25 mm. Los gusanos viven en una variedad de ambiente como suelos, playas arenosas, lodos marinos, aguas marinas hasta la profundidad de 5,500 metros, aguas dulces y en una amplia variedad de ambientes como en órganos de humanos y otros animales.

Los arqueociátidos son organismos extintos que fueron muy abundantes durante el Paleozoico Temprano (Cámbrico) como formadores de arrecifes. La forma característica de su cuerpo es cónica perforada, formado por dos paredes. Entre estas paredes se tienen una serie de tabiques o septos que las separaban y que bajo el microscópio pueden confundirse con fragmentos de corales y las algas verdes,   sin embargo, la diferencia fundamental es la presencia de dos semicírculos separados por los septos en los arqueociátidos.

Componentes accesorios no carbonatados

Tabla 2. Componentes accesorios de las rocas carbonatadas

Minerales accesorios de las rocas carbonatadas (Figura 31)

Aunque la mayor parte de las calizas consisten de minerales carbonatados, otras muestran un contenido variable de otros minerales, como los silicatos, principalmente la calcedonia. Este mineral puede encontrarse diseminado a través de toda la roca o también segregado en nódulos de pedernal en calizas y dolomias.

Minerales silíceos y silicatos. Si la calcedonia es de grano fino, es difícil detectarla en sección delgada; se puede presentar como esferulitas pequeñas o rellenando espacios entre los rombos de dolomita de algunas calizas dolomitizadas. La sílice también se presenta como cristales pequeños euhedrales de cuarzo autigénico. Muchas calizas y dolomias, especialmente calcarenitas, contienen cuarzo detrítico, y en ocasiones, estos cristales presentan un sobrecrecimiento secundario.

Los feldespatos, al igual que el cuarzo, se presentan como minerales autigénicos euhedrales, y aunque son escasos, pueden llegar a formar hasta un 40% de la roca. Los minerales de arcilla es el contaminante más común de las rocas carbonatadas. La arcilla no es muy notable en sección delgada ya que es de grano muy fino, pero se pueden llegar a observar en los residuos insolubles separados de la caliza. La naturaleza de los minerales arcillosos se determina mejor por difracción de rayos X, y se ha establecido, que la illita es la que predomina en rocas las carbonatadas.

Minerales evaporíticos. El yeso monoclínico (CaSO4.2H2O) es un mineral frecuente en las rocas sedimentarias. Se caracteriza por su blancura y las tres exfoliaciones distintas, su solubilidad en ácido y la presencia de una gran cantidad de agua, esto último lo distinguen claramente de la anhidrita. El yeso se encuentra muchas veces formando capas delgadas, a veces intercalado con calizas y lutitas, y generalmente en capas bajo los depósitos de sal, por haber sido depositado como uno de los primeros minerales que cristalizan por evaporación de aguas salinas. Puede cristalizar en fibras de brillo sedoso formando el espato satinado. El alabastro es una variedad de grano fino; mientras que la selenita es una variedad que produce hojas de exfoliaciones incoloras y transparentes. También se presenta en forma de masas lenticulares o cristales esparcidos en una matriz de carbonatos; así mismo, en forma de rosetas grandes euhedrales en lodos y lutitas. Este tipo de ocurrencia es probablemente de origen autigénico y se forma en los lodos después de la depositación. El yeso comúnmente aparece como hidratación de la anhidrita y en algunos casos este proceso involucra un aumento en volumen del 30 al 50 %; como consecuencia, se produce un abultamiento produciendo el efecto de plegamiento enterolítico de capas de anhidrita encerradas en la sal de roca o en otras rocas; sin embargo, algunos autores interpretan el plegamiento como de origen tectónico y no por un cambio en el volumen de la secuencia.

La anhidrita (CaSO4) cristaliza en el sistema ortorrómbico, es incolora y presenta tres exfoliaciones normales entre sí. Se distingue de la calcita por su peso específico y del yeso por su dureza. Por absorción de agua atmosférica, la anhidrita se transforma en yeso. La halita (NaCl), llamada comúnmente sal de roca, sal gema o sal común, es un mineral masivo, toscamente cristalino y de brillo transparente a traslúcido. En ejemplares impuros puede llegar a tener tonalidades amarillentas, rojizas, y púrpuras. También se caracteriza por su exfoliación cúbica. Es un mineral muy común como precipitado de las aguas marinas e interestratificado con rocas sedimentarias; está asociado al yeso, silvina, anhidrita, calcita, arcilla y arena.

Los depósitos de sal se forman por evaporación gradual y desecación final de masas de agua salada, llegando a presentar espesores que van desde metros hasta centenas de metros. Los domos de sal son masas casi verticales que penetran las rocas hacia la superficie a partir de una capa profunda; la anhidrita, el yeso y el azufre están generalmente asociados a estos domos. La detección por métodos geofísicos de estos domos es un hecho muy importante en la exploración petrolera, ya que éstos sirven muchas veces como trampas para el hidrocarburo. Algunos de estos depósitos se tienen bajo las aguas del Golfo de México, en el Istmo de Tehuantepec y a lo largo de la costa de Louisiana y Texas en Estados Unidos.

Los constituyentes menores en las rocas carbonatadas incluyen a la glauconita, el colofano y la pirita. La glauconita ocurre como gránulos grandes redondeados de color verde, verde oscuro o azul verdoso, y en ciertas condiciones, pueden ser muy abundantes en los depósitos sedimentarios. Este mineral ha sido identificado en dos formas, como una capa incrustante o sobre los suelos duros de calizas (hardgrounds) y guijas; por lo que es muy probable que sea de origen primario; si tiene este origen, se presenta rellenando parcialmente cavidades o en cámaras de foraminíferos. Sin embargo, también se tiene como un reemplazamiento incompleto de origen secundario. También la glauconita ocupa canales axiales de las espículas de esponjas, en este caso, se considera que la formación se da durante un largo período de tiempo antes de que la caliza se cementara. Aunque la glauconita requiere de condiciones reductoras para su desarrollo, se puede encontrar en ambientes bien oxigenados ricos en materia orgánica. Actualmente se tiene en suelos marinos de mar abierto, pero en las testas de los foraminíferos donde el microambiente deja un potencial redox negativo.

El colófano es de origen primario y se tiene en restos fosfáticos esqueléticos como en las conchas de los braquiópodos (Língula), las espinas de los peces y en materiales similares. A partir de estudios de rayos X, se ha establecido que el colófano es en esencia apatito, por lo que no se considera una especie distinta. Dado que el material esquelético es de fosfato cálcico, a partir de la acumulación se éstos se pueden llegar a presentar grandes masas de rocas sedimentarias denominadas fosforitas o rocas fosfáticas. Existen depósitos comerciales muy importantes en Francia, Bélgica, España, Túnez y Marruecos; mientras que en México, los depósitos de Baja California Sur en La Paz, suministran gran parte del fosfato para la generación de fertilizantes.

La pirita (SFe2) es el sulfuro más común y extendido en las rocas sedimentarias, pudiendo ser de origen primario o secundario. Se presenta como granos esparcidos, los cuales después de la oxidación se convierten en limonita. Se pueden encontrar fósiles piritizados o a lo largo de los márgenes de los restos fosilizados.

Figura 31. Minerales accesorios de las rocas carbonatadas. A) Calcedonia. B) Otroclasa con Cuarzo. C) Concreciones de Cristales de Pirita en las calizas de la Formación Pons, Cuba occidental. D) Yeso, Guantánamo, Cuba Oriental. Fotos del Autor.

Fragmentos de rocas accesorios de las rocas carbonatadas

Las rocas siliciclásticas, al contrario que las carbonáticas que generalmente se forman "in situ", se generan por procesos de erosión, transporte y depositación. Posteriormente tras su enterramiento sufren una serie de procesos diagenéticos, al igual que las rocas carbonáticas, cuya consecuencia más importante es que la roca se litifica y la porosidad por lo general se ve reducida lo que puede afectar a las condiciones de esa roca como reservorio de petróleo, agua u otros fluidos.

Dentro de las rocas siliciclásticas, al igual que en las carbonáticas podemos distinguir tres tipos de componentes: Esqueleto, matriz y cemento.

Los fragmentos de Rocas Volcánicas (Figura 32), son relativamente frecuentes en las rocas carbonatadas. Los tipos más frecuentes que podemos encontrar son:

• 1. Porfídicas: Formadas por cristales de plagioclasa más o menos grandes (fenocristales) en una matriz vítrea o microcristalina.

• 2. Traquíticas: Cuando los fenoscristales están orientados.

• 3. Vítreas: Se ven negras con nícoles cruzados

Figura 32. Evidencias volcánicas y metamórficas en cada depósito. A) Litoclasto volcánico de la Formación Peñalver ubicado en la cantera La Victoria I. B) Litoclasto volcánico de la Formación Cacarajícara ubicado en el río Santiago. C) Fragmento metamórfico de la Formación Peñalver. D) Fragmento metamórfico de la Formación Cacarajícara, ubicado en el río Santiago. Fotos del Autor

En función del grado de metamorfismo y del tipo de roca metamórfica los fragmentos metamórficos (Figura 32) más frecuentes son:

• 1. Pizarras: Formadas por micas y cristales de Qz. Fundamentalmente. El tamaño de grano de estos minerales es bastante pequeño.

• 2. Esquistos: Formados por bandas de micas y cuarzo. Tamaño de grano mayor

• 3. Metacuarcitas: Formada fundamentalmente por granos de cuarzo que presentan una cierta orientación. Se diferencia de los cuarzos policristalinos en que presentan arcillas, carbonatos y otras impurezas en una proporción < al 1 %.

Fragmentos de Rocas Sedimentarias

Los tipos más frecuentes van a ser:

• 1. Areniscas: Por regla general van a presentar un aspecto diferente a la arenisca que estemos estudiando. Se diferencian del cuarzo policristalino (si son areniscas muy ricas en Qz) en que con nicoles paralelos se suelen distinguir los granos, suelen tener cemento entre los mismos y porque suelen tener algún grano de otra composición como feldespatos.

• 2. Arcillas: Son llamados también cantos blandos. No se distinguen los minerales y se ve como una masa de color marrón oscuro.

• 3. Calizas: Se puede ver cualquiera de las cosas que vimos en el capítulo de rocas carbonatadas (micrita, oolitos, bioclastos, esparita etc) (Figura 10 y 11).

Bibliografía

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Corsetti, F.A.; Awramik, S.M. y Pierce, D. (2003). «A complex microbiota from snowball Earth times: Microfossils from the Neoproterozoic Kingston Peak Formation, Death Valley, USA». Proceedings of the National Academy of Sciences 100 (8):  4399–4404.

Gutschick, R.C. y Perry, T.G. (1959). «Sappington (Kinderhookian) sponges and their environment [Montana]». Journal of Paleontology 33 (6):  977–985. http://jpaleontol.geoscienceworld.org/cgi/content/abstract/33/6/977 . Consultado el 29 de enero de 2011.

Monty, C. 1981. Phanerozoic Stromatolites, case histories. Springer-Verlag, New York.

Riding, Robert (1991). Calcareous Algae and Stromatolites. Springer-Verlag Press. 32 pp.

TUCKER, M.E. 2001. Sedimentary Petrology: an introduction to the origin of sedimentary rocks. 3rd edition. Blackwell Scientific Publications.

Sitios Web

• 1. http://www.ucm.es/info/petrosed/rc

• 2. http://www.flickr.com/photos/banco_imagenes_geologicas

• 3. http://es.wikipedia.org/wiki/Oncolito)

• 4. http://es.wikipedia.org/wiki/Estromatolito

• 5. http://es.wikipedia.org/wiki/Foraminifera

• 6. www.ugr.es/~estratig/…/ppt/…/8.%20Calpionelidos%20y%20tintinidos.ppt

• 7. http://es.wikipedia.org/wiki/Ostracoda

• 8. http://edafologia.ugr.es.

• 9. http://mediateca.educa.madrid.org

• 10. http://es.wikipedia.org/wiki/Mollusca

Autor:

Yusdany William Garcia Lavin

Especialista en Sedimentología de Ambientes Marinos Carbonatados