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Geología del Petróleo. Ambientes Sedimentarios. Por: M. en C. Federico Vogel González.

Departamento de Ingeniería en Minas, Metalurgia y Geología.-

I.- Ambientes Sedimentarios.La sedimentología, se ocupa del estudio de los procesos sedimentarios, de los mecanismos y condiciones de sedimentación y de las características que presenta cada ambiente sedimentario en particular. Debido a la relación directa que existe entre sedimentos y rocas estratificadas sedimentarias, la estratigrafía y la sedimentología están estrechamente ligas.

Los ambientes sedimentarios suelen estar localizados en una de dos categorías amplias:

•Terrestre (Continental). •Marina. Dado que la zona de costa exhibe características de ambas, puede considerarse de transición entre la tierra y el mar, por lo que podemos considerar un ambiente intermedio o de transición más.

Tabla 1.1.- Principales Tipos de Ambiente.

Tipo de Ambiente

Características y Subdivisiones

Continental

Se forman bajo condiciones superficiales. Se subdivide en: acuático, eólico y glacial.

Transicional (Costero)

Presentan características transicionales entre el medio continental y el marino. Se subdivide en: acuático deltáico, eólico costanero y acuático litoral.

Marino

Predominan los sedimentos aloquímicos y ortoquímicos. Acuático clástico. Acuático carbonatado. Acuático biológico.

Curso: Geología del Petróleo. Prof: Federico Vogel González.

Definición de Ambientes.

Los ambientes sedimentarios según Tarbuck y Lutgens (1999), son aquellos lugares donde se acumulan los sedimentos, cada uno se caracteriza por ciertas condiciones físicas, químicas y biológicas. Es decir, cada ambiente consiste en un área geográfica específica en donde el sedimento se acumula y donde los organismos viven y mueren; así como cada uno produce una roca o una agrupación sedimentaria característica que refleja las condiciones predominantes.

Un medio sedimentario es el conjunto constituido por las zonas donde se forman las partículas y las zonas donde se depositan. La naturaleza y la organización de los sedimentos que se acumulan es muy variable; varía en función de los factores climáticos, biológicos y químicos que reinan en las zonas de abrasión y en las zonas de acumulación.

Dentro de cada ambiente sedimentario existe un área donde el sedimento se acumula y donde los organismos viven y mueren, cada uno produce una roca o una agrupación sedimentaria característica que refleja las condiciones predominantes. Es decir, el tipo de sedimento depositado en una determinada área producirá un tipo determinado de litología, que tendrá grabada las condiciones físicoquímicas predominantes en el medio ambiente de formación.

Tipo de Sedimento

Tipo de Litologiía

Componentes de los Sedimentos.

De conformidad como lo expone Folk (1974) los sedimentos consisten fundamentalmente de Tres (3) componentes. Los cuales pueden ser mezclados en diferente proporción y constituir todas las rocas sedimentarias, los componentes son: •Componente Terrígeno. •Componente Aloquímico. •Componente Ortoquímico.

Terrígenos.

El componente terrígeno (Detrítico=Clástico) lo constituyen los fragmentos detríticos derivados de la erosión y principalmente de la meteorización física, están constituidos de fragmentos de rocas, cuarzo, feldespato, minerales pesados, arcillas y predominantemente material resistente a la desintegración química. Este material detrítico, son todas las partículas sólidas arrastradas y depositadas procedentes del exterior de la cuenca.

Aloquímicos. El componente aloquímico (Allos: diferente a lo normal), lo integran aquellos granos que se han formado por precipitación química en el interior de la cuenca de depósito, pero que en su mayor parte, han sufrido algún transporte posterior; si no han sido transportados, incluyen generalmente agregados orgánicos tales como fósiles sedentarios, coprolitos, etc., que son diferentes de los precipitados químicos “normales”. Ortoquímico. El componente ortoquímico, son precipitados químicos normales, formados en el interior de la cuenca de depósito o dentro de la roca misma, y que muestran poca o ninguna evidencia de transporte significativo.

Presenta mucha importancia en la clasificación de las rocas sedimentarias, porque constituye la matriz de la misma y en ocasiones llega a constituir una clase especial de litología.

Tabla 1.2.- Clases de Sedimentos.

Clase de Sedimento

Características

Fluviales

Está constituido de material rocoso o fragmentos de minerales, de aristas redondeadas arrastrado por ríos y depositado en forma de conos de derrubios, bancos de arena, terrazas o llanuras.

Límnicos

Es material detrítico o químico, depositado en los lagos o lagunas.

Criógenos

Es el material formado y acarreado por el hielo glaciar. Morrena: Material rocoso transportado (morrena movediza) y depositado (morrena depositada) por un glaciar.

Eólicos

Material muy seleccionado transportado y depositado por el viento, generalmente es arena eólica.

Marino

Lodo azul: Sedimento marino arcilloso de la zona hemipelágica (2,000-2,500m) coloreado de gris azulado por substancias orgánicas y por piritas. Arcilla roja abisal: Sedimentos de arcilla de la zona abisal (>5,000m). Lodo de globigerinas.

Curso: Geología del Petróleo. Prof: Federico Vogel González.

Clasificación de Ambientes Sedimentarios.-

Un medio sedimentario es el conjunto constituido por las zonas donde se forman las partículas (sedimentos) y las zonas en donde se depositan. La naturaleza y la organización de los sedimentos que se acumulan es muy variable, varía en función de los siguientes factores que prevalezcan en las zonas de acumulación y abrasión: •Climáticos •Biológicos •Químicos •Físicos •Tipo o Carácter de la zona de acumulación. Las rocas sedimentarias no solamente son productos de procedencias específicas con la historia de su transporte, sino que resultan del ambiente de su deposición.

II.- Clasificación de Ambientes Sedimentarios.-

La clasificación más tradicional es la que corresponde a Barrell (1,906), donde los sedimentos están clasificados como: Continentales Litorales Marinos. Cada una de esta regiones mayores está subdividida en categorías menores (Tabla 2.1-2.2).

Tabla 2.1.- Clasificación de Ambientes de Depositación. I.- Continental

Por sobre el alcance de la Marea

Terrestre

Glacial Eólico Pluvial Fluvial.

Palustre Lacustre

II.- Ambientes Mixtos

Litoral

Continental y Marino

Delta Estuario

III.- Marino

Nerítico (Mar Adentro) Epicontinental

Debajo del límite de la Marea

Batial Abisal

Albufera de Marea Playa.

Tabla 2.2.- Clasificación de Ambientes Sedimentarios. Ambiente Principal

Agente de Transporte o Sedimentación Acuático

Continental

Eólico

Glaciares

Transicional

Acuático-Eólico

Acuático

Marino

Acuático

Morfología.

Canales de Corriente

Dunas

Glaciar de Continente Glaciar Marino. Deltáico Plano Costanero

Litoral

Sub-Ambiente.

Aluvial Fluvial Lacustre Paludal.

Desértico Costanero. Glacial

Aluvial Fluvial Lagunal-Lacustre Paludal Islas de Barrera Duna Costaneras

Geografía. Geomorfología Agente de Transporte Naturaleza C-M.-T.

Estuarino Barra Plano de Mareas.

Plataforma Interna Plataforma Externa

Clástico

Plataforma Cuenca.

Carbonato

Nerítico Batial Abisal.

Biológico Curso: Geología del Petróleo. Prof: Federico Vogel González.

Figura 2.1.- Esquema de los Ambientes

III.- Medio Fluvial.-

Los ríos nacen en las partes altas de las zonas montañosas. A medida que bajen hasta las zonas planas, los ríos aumentan en importancia y cambian de morfología. En las zonas altas montañosas son torrentes de forma casi rectilínea encañonadas entre los flancos de los valles, transportando y depositando material grueso: •Bloques grandes. •Bloques. •Guijarros. •Arenas gruesas. En el ambiente fluvial, las partículas transportadas y depositadas son guijarros, clastos líticos o minerales, arcillas. En otras palabras, en las cuencas fluviales se acumulan sedimentos detríticos de diferente granulometría en función de varios parámetros: •Energía del agua. •Naturaleza litológica de las zonas de aportes sedimentarios. •Posición en la cuenca.

Tabla 3.1.- Niveles de Energia.

Principales Niveles de Energía de Arroyos

Nivel

Area

Tipo de Arroyo.

A.- Alta Energía.

Zonas montañosas, cordilleras o sierras.

Torrentes. Arroyos con un caudal fuerte.

B.- Alta Energía.

Zonas con pendiente suave.

Arroyos con crecientes intermitentes.

C.- Baja Energía.

Tierra plana.

Arroyos anastomosados y meándricos.

D.- Alta Energía.

Zonas con pendiente tectónica fuerte.

Arroyos rectilíneos.

E.- Baja Energía.

Plano Costanero.

Meandros.

Curso: Geología del Petróleo. Prof: Federico Vogel González.

Figura 3.1.- Esquema de un Cause Sinuoso.

Tablas 3.2.- Principales Facies. Interpretación del Ambiente Fluvial FACIES

CARACTERÍSTICAS

INTERPRETACIÓN

1.- Conglomerados

Son las rocas compuestas por acumulación de guijarros, de tamaño y de grado de redondez muy variable. Cuando los cantos están en contactos, que haya o no una matriz más fina, la roca se llama conglomerado. Si no hay contacto entre los cantos y que ellos se encuentran aislados en una matriz (arena o arcilla), la roca es un paraconglomerado. Conglomerado y paracongomerado corresponden cada uno a una característica del fluido que transportó a los cantos.

El transporte de los clastos de los conglomerados se realiza en aguas limpias; típico de abanicos aluviales y depósitos de canal (stream deposits) . Los paraconglomerados se forman cuando el fluido no es el agua, pero una mezcla de agua, arcilla, limos y granos de arena, dicho fluido puede alcanzar una densidad entre 1.5 a 1.8, muy superior a la del agua; típico de debris flow o flujos de detritos.

2.- Areniscas.

El tamaño queda comprendido entre los 0.062-2mm. Arenisca gruesa de 0.5-2mm. Arenisca mediana de 0.25-0.5mm. Arenisca fina de 0.062 a 025mm. Las areniscas están constituidas de granos minerales o partículas líticas.

Las rocas compuestas por una mayoría de granos de cuarzo son las areniscas S.S. Cuando los ríos proceden de zonas volcánicas, los granos muestran una gran variedad de composición, la roca en este caso es una arcosa.

2.- Arcillas y Limos.

Tamaño comprendido entre 0.00250.062mm; debido a su tamaño se quedan suspendidos en las aguas en movimiento. Estratificación cruzada de tipo planar unidireccional, raramente bipolar. En la parte inferior de la secuencia se pueden presentar cantos disperso

Solamente se pueden depositar los limos y las arcillas cuneado las aguas se inmovilizan por completo, en los lagos o en las llanuras de inundación.

Abanicos Aluviales.

Cuando un curso de agua encuentra un desnivel topográfico, su carga sólida se deposita bruscamente al pie del desnivel, fabricando un abanico aluvial. Los grandes abanicos aluviales, los que están conservados en las series sedimentarias antiguas, se forman generalmente en los sitios donde los torrentes desembocan en los grandes valles o en los piedemontes cordilleranos. Por esta razón, los abanicos aluviales o conos aluviales son los cuerpos sedimentarios fluviales más proximales que se encuentran en las series antiguas. Los abanicos aluviales se forman principalmente en ambiente climático árido o subárido, constituyendo cuerpos sedimentarios no muy extensos, de algunos kilómetros hasta algunas decenas de kilómetros de extensión longitudinal.

En ambiente climático húmedo los abanicos son mucho menos frecuentes. Cuando existen presentan una pendiente muy débil y una gran extensión.

Materiales.-.

Por lo general los abanicos aluviales están compuestos por conglomerados de diferentes tipos, excepto en los abanicos de gran tamaño de las zonas tropicales húmedas, en los cuales los materiales detríticos pueden ser muy finos. •Debris Flow.- Los flujos de detritos, son característicos de los abanicos de medios climáticos áridos o semi-áridos. Son sedimentos paraconglomeráticos formados por la puesta en movimiento violento de materiales sueltos (arenas, arcillas y bloques) desestabilizados por lluvias torrenciales. Los debris flow presentan todo tipo de tamaño desde el banco de 20-30cm, con clastos milimétricos o centimétricos, hasta los bancos de varios metros de potencia con bloques de varios metros cúbicos. •Sheet Flow.- Los flujos en hojas es un tipo de conglomerado s.s., en donde la acumulación de estos sedimentos da afloramientos bien estratificados. Se originan al momento de las crecidas. •Sieve Deposits.- Se trata de conglomerados en los cuales los clastos grandes están en contacto, formando un armazón. En los huecos de este armazón aparece otro armazón de malla más reducida, conformado por clastos más pequeños. •Stream Deposits.- Son los conglomerados que se depositan en los canales activos del río que corre sobre el abanico.

Rios.-.

El río constituye una corriente de agua continua (perenne) o no (intermitente: rivier, creeks, ouad, fiumara), que desemboca en el mar en otro río (afluente) o en un lago (emisor) o que se pierde por el terreno.

Los depósitos fluviales se acumulan y se conservan en las zonas de fuerte subsidencia, es decir en las cuencas intramontanas, en las cuencas de antepaís o en ciertas zonas costeras tectónicamente activas. El carácter más importante de los sistemas fluviales es constituir canales por los cuales circula el agua. La forma de estos canales varía mucho, desde el rectilíneo al sinuoso.

Facies Generadas.-.

De acuerdo con lo expuesto por Marocco R. (1989) y definidas por Happ et al. (1980), son seis las facies definidas en el dominio fluvial, y controladas por distintos factores: •Point Bar.- Depósitos de progradación lateral en los bordes convexos de los canales. •Lag.- Depósitos gruesos acarreados por las corrientes violentas en el fondo de los canales. •Los depósitos finos o gruesos de colmatación de los canales abandonados. •Los depósitos de acreción vertical de la planicie aluvial, extensos y bien estratificados. •Los depósitos de ruptura de las elevaciones en los bordes de los ríos, estos depósitos son granodecrecientes hacia arriba y hacia aguas abajo. •Los depósitos procediendo de coluvios caidos en el borde del valle y parcialmente retrabajados por las aguas y mezclados a los sedimentos de crecidas.

IV.- Dominio Marino.-

En este dominio pueden citarse dos medios importantes: un medio de Plataforma y un medio de Cuenca. La diferenciación entre estos dos términos es esencialmente batimétrica. La Plataforma está generalmente sumergida bajo una cubierta de agua cuya profundidad varía de 0 hasta los 200 metros. La cuenca propiamente dicha, está situada en una zona de pendiente o desnivel (Talud) que separa al dominio marino plataformal de profundidades más grandes.

Figura 4.1 Dominio Marino.-.

D. Marino-

Curso: Geología del Petróleo. Prof: Federico Vogel González.

Marino de Plataforma.-.

Existen diferentes criterios que permiten caracterizar este medio y establecer una serie de subdivisiones basadas en la interacción de factores particulares como la morfología (pendiente de equilibrio), la hidrodinánimca, la salinidad de las aguas y la penetración de la luz. Las variaciones de estos factores explican la gran diversidad de la repartición de los depósitos carbonáticos, tanto actuales como antiguos.

Influencia de la morfología. Las formas topográficas varían de barrera a un fondo elevado continuo; estas variaciones influyen de manera directa sobre los demás factores mencionados con anterioridad, de aquí que es conveniente hacer una distinción entre un medio plataformal externo y un medio plataformal interno. La posición de la barrera es un factor importante en esta diferenciación. Influencia de los factores dinámicos. Los factores dinámicos y la energía variable de estos, (corrientes de fondo, corrientes de marea, el oleaje, tormentas, etc.) son determinantes en la forma y repartición de los depósitos. De esta manera el estudio de las rocas sedimentarias se traduce directamente en el estudio de la energía prevaleciente en el medio cuando estas se depositaron.

Medio Supratidal -Supramarea.-.

Medio Supratidal (Supramarea)..Determinado por elevaciones del nivel máximo normal de las aguas (zona de mareas altas). Los depósitos formados son más o menos desarrollados en función de la topografía, los mismos están fuertemente influenciados por el clima. Climas áridos originan depósitos tipo Sabkha (Sebkha). Climas húmedos pueden originar plataformas algales.

Medio Intertidal-.

Medio Intertidal (Intermarea).Comprendido entre los límites de mareas altas y bajas. Este medio está sometido a variaciones de temperatura, pH, salinidad y requiere de organismos especialmente adaptados. Son frecuentes los canales de marea, los manglares y los entramados algales. Es un dominio privilegiado para el desarrollo de la diagénesis precoz de dolomías y evaporitas.

Medio Subtidal-.

Medio Subtital (Inframarea).Ubicado por debajo de la línea de marea baja. Dentro de este medio la energía es generalmente baja, sin embargo, son posibles algunas corrientes de fondo de cierta importancia. En este medio es propicio el desarrollo de lo siguiente: Corales, Depósitos oolíticos de canales. Deltas. Depósitos bioclásticos de bancos. La microfauna es rica en especies y las variaciones de salinidad en función de la profundidad conllevan a una heterogeneidad de las condiciones bioquímicas de la sedimentación.

Cambios en el nivel de energía. El contenido faunístico también se encuentra relacionado a una base sensible de cambios del nivel de energía. Diferencias en el nivel de energía pueden conducir a la determinación de dos diferentes tipos de sedimentación: Dominio Abierto (Plataforma o cuenca abierta). Dominio Restringido (Plataforma o Cuenca restringida).

Influencia de la luz. La penetración de la luz permite distinguir dos dominios entre los cuales las condiciones biológicas variarán considerablemente. Dominio fótico. Se extiende hasta los 200 metros de profundidad. Dominio infrafótico. A partir de los 200 metros en adelante.