por Las propiedades de las Rocas Sedimentarias hacen referencia al concepto de textura. Este término tiene que ver con el tamaño, forma, disposición, orientación y relaciones entre los granos o partículas constituyentes de la roca. Las texturas clásticas se forman por la acumulación de minerales y fragmentos de rocas.
Las rocas sedimentarias clásticas están constituidas por tres componentes que le otorgan a este tipo de roca sus características texturales básicas. Son estos componentes, las partículas mismas; la matriz del material más fino que llena los intersticios entre las partículas cuando el cemento está ausente y los clastos no están en contacto (ver Figura 1) y el cemento, el cual junto a las partículas (como la matriz) cuando los granos normalmente están en contacto.
Las partículas y la matriz forman una asociación relativa, por ejemplo, granos de arena en matriz de arcilla. Si todas las partículas son de tamaño similar, como en la arena de dunas, no puede hacerse distinción alguna entre partículas y matriz, ya que el vocablo matriz se reserva para el material perceptiblemente más fino asociado con una distribución de partículas mayores.
Los espacios vacíos en la matriz, donde se alojan los fluidos de la roca, recibe el nombre de porosidad. El cemento es el precipitado químico posterior al depósito que llena los intersticios entre granos y matriz. Los materiales cementantes más comunes en las rocas sedimentarias son el sílice, la calcita, la dolomita y la siderita.
La introducción de material cementante es un sedimento clástico, puede conferirle una textura parcialmente cristalina. El cemento de sílice en las areniscas se deposita como cuarzo, en continuidad óptica con las partículas de cuarzo (poseen las mismas propiedades ópticas vistas al microscopio petrográfico), y los granos redondeados desarrollan pequeñas caras cristalinas. De continuar la cementación, estos cristales pueden crecer hasta formar una masa entrelazada. La recristalización del limo calcáreo también forma agregados cristalinos.
Principales Propiedades de las Rocas Sedimentarias
La textura detallada de una roca sedimentaria está determinada principalmente por el tamaño y forma de los sedimentos, así como por su disposición dentro del agregado. En los materiales sedimentarios acarreados mecánicamente (que forman rocas clásticas y detríticas), se han establecido seis (6) propiedades básicas de los sedimentos que son las que poseen una influencia notoria sobre la textura final del depósito:
- Tamaño
- Forma (esfericidad)
- Redondez
- Textura superficial
- Orientación
- Composición mineralógica
Las cinco (5) primeras propiedades afectan a la textura, y la última a la composición. Otras propiedades físicas y químicas pueden desempeñar papeles importantes bajo ciertas condiciones especiales, entre otras, la densidad durante el transporte, la solubilidad en algunos cambios posteriores al depósito, etc.
Tamaño de las Partículas
El tamaño de la partícula sedimentaria es un elemento importante de la textura en las rocas clásticas, debido a su relación con las condiciones dinámicas del transporte y depósito. El método más común para medir el tamaño de la partícula es el tamizado o cribado. Al sacudir una muestra de arena dentro de un juego de tamices, las partículas se separan en diferentes grupos de acuerdo con las aberturas de cada tamiz.
Otro procedimiento para determinar el tamaño de partículas pequeñas consiste es determinar su velocidad de asentamiento. Las esferas pequeñas se sedimentan conforme a la Ley de Stokes, la cual establece en su forma más sencilla, que la velocidad de asentamiento es proporcional al cuadrado del diámetro de la partícula.
Selección y/o escogencia
La selección o escogencia (sorting) del grano (ver Figura 2), es decir, la distribución del tamaño de los granos o cantos constituyentes del sedimento o la roca sedimentaria, es un parámetro textural muy importante, debido a que está ligado a variables petrofísicas como la porosidad, permeabilidad y saturación de fluidos.
Empaquetamiento
Otra variable textural importante relacionada con el tamaño es el empaquetamiento de los granos (ver Figura 3). Esto tiene que ver con lo apretado que se encuentran los granos dentro de la roca, lo cual a su vez depende del nivel de avance de la diagénesis de la roca.
Distribución de los granos
La distribución de tamaño de los granos en un tercer parámetro textural de gran importancia. Se refiere a la distribución vertical del tamaño de las partículas, a lo largo del espesor del estrato bajo consideración (ver Figura 4).
Algunas capas de rocas sedimentarias presentan distribuciones uniformes de tamaños de los granos a cantos a lo largo de una sección vertical, mientras que otras pueden presentarse con afinamientos de grano hacia el tope o hacia la base del estrato. Tales variaciones afectan la distribución vertical de permeabilidades en el cuerpo de la roca.
Esfericidad y Redondez
La esfericidad tiene que ver con el grado de aproximación de un sedimento determinado a la forma de una esfera (ver Figura 5). El concepto de esfericidad es:
La redondez de las partículas se expresa en forma bidimensional acomodando la partícula en tal forma que presenta su superficie de máxima proyección (ver Figura 5). Si se espolvorean granos de arena en un portaobjeto y se golpea éste ligeramente, los granos tienden a colocarse de tal manera que presentan su intercepción menor aproximadamente vertical, y sus intercepciones mayor e intermedia visibles desde arriba. Los radios de curvatura de las esquinas y bordes se comparan luego con el radio del circulo máximo inscrito en la imagen. Por definición, la redondez se expresa como:
Cuando las esquinas y los bordes son agudos, su radio medio es pequeño y la redondez es baja, pero cuando el radio medio de las esquinas se acerca al del circulo inscrito, el valor de redondez se aproxima a 1,0.
En resumen, la esfericidad se relaciona con la proporción entre el largo y el ancho de los sedimentos, y la redondez se mide por la curvatura de los bordes de las partículas. Un cubo posee una esfericidad alta, cercana a la unidad, pero una redondez igual a 0. Esto implica que la esfericidad estará controlada por el hábito cristalino del mineral, mientras que la redondez dependerá del grado y condiciones de transporte del sedimento.
Textura Superficial
La textura superficial (rugosidad de la superficie) de una partícula sedimentaria es el conjunto de los pequeños rasgos de su superficie. Estos rangos superficiales reflejan la historia abrasiva de la partícula (estrías en guijarros acarreados por el hielo) o pueden reflejar cambios después de su sedimentación (disolución incipiente con posterioridad al depósito). Se han reconocido cuatro tipos de textura superficial (vista al microscopio):
- Desgastada por abrasión (desmenuzada o fragmentada).
- Lobada (de apariencia de cantos rodados).
- Corroída (hubo desprendimiento de materia por disolución).
- En faceta (con planos de cristal).
Las rocas sedimentarias poseen un conjunto de propiedades importantes que se derivan de su constitución como un agregado de partículas individuales. La asociación de partículas en agregados (como en un núcleo de arenisca), dota al conjunto de ciertas propiedades de masa. Las principales se resumen al final de este artículo. Dos de sumo interés, por sus aplicaciones al establecimiento de rocas almacén de petróleo, son la porosidad y la permeabilidad.
El porcentaje de volumen de poros de una roca es su porosidad. La porosidad total es el porcentaje total del volumen de huecos. mientras que la porosidad efectiva es el porcentaje de los huecos comunicados entre sí. Esta distinción es importante en la geología del petróleo, porque es el volumen de los poros comunicados el que rige la recuperación del petróleo contenido en él.
Los sedimentos no consolidados tienen valores iguales para la porosidad total y la efectiva, pero aquellas rocas consolidadas pueden tener diferencias significativas entre las dos, dependiendo del grado en que hayan sido sellados los poros por el material cementante. Su ecuación general se muestra a continuación:
Resumen de otras Propiedades de las Rocas Sedimentarias
Cohesión: esta propiedad se refiere a la capacidad de pegarse o adherirse entre sí por efecto de fuerzas superficiales. Los sedimentos no consolidados, de grano fino, con diámetros de partículas menor de 0,01 mm, la poseen.
Color: el color tiene que ver con el matiz que en conjunto presenta una roca, el cual resulta de la combinación del color del grano, de la capa superficial, de la matriz y del cemento.
Compactibilidad: esta propiedad se relaciona con la disminución del volumen bajo carga, expresada por lo común con una disminución de la porosidad. La presentan con más intensidad los sedimentos no consolidados de grano fino. En la lutitas se ha medido una baja porosidad del 50 al 5 por ciento, cuando se ha soterrado a 5.000 pies de profundidad.
Densidad: se refiere a la masa por unidad de volumen de una roca. Los van desde alrededor de 2,1 para la arenisca, 2,3 para la lutita y 2,4 para la caliza.
Elasticidad: esta propiedad hace referencia a la capacidad que tiene un cuerpo deformado para recuperar su tamaño y forma después de su deformación. Tiene importancia en la regulación de la porosidad de las ondas sísmicas en la prospección geofísica. El módulo de Young varía alrededor de 2×10¹¹ dinas/cm² para lutita, pasando por valores de 5×10¹¹ dina/cm² para la arenisca, hasta unas 6×10¹¹ dinas/cm² para la caliza.
Resistividad eléctrica: es una medida de la resistencia al paso de la corriente eléctrica. Depende de la naturaleza de la roca y del contenido del fluido de sus poros. Para la arenisca, la resistividad es del orden de 104 ohm-cm. La resistividad relativa de las rocas cortadas en un pozo se obtiene de la «curva lateral» de los registros eléctricos.
Susceptibilidad magnética: es una de las medidas de las propiedades magnéticas de la roca. En los sedimentos, la susceptibilidad magnética es principalmente una función de la cantidad de magnetita presente. En unidades del sistema C.G.S., el 90% de los sedimentos tienen una susceptibilidad menor del 0,001. (Por comparación, los derrames de lava básica exhiben valores mayores de 0,001 en el 90% de las muestras).
Permeabilidad: es una medida de la facilidad con que fluyen los fluidos a través de la roca.
Porosidad: es una medida del volumen de poros de una roca expresada en porcentaje.
Empaque: es la medida de relaciones mutuas de espacio que hay entre los granos de una roca. Es una medida del grado en que los granos se encuentran en contacto con sus vecinos, o entrelazados con ellos.
Radiactividad: en las rocas sedimentarias, esta propiedad se expresa en unidades que equivalen a 10-12 gramos de radio por gramo de roca. Los promedios de los valores medidos son aproximadamente 4,1 para arenisca pura, 4,0 para caliza, 11,3 para lutita gris y 22,4 para lutita gris oscura a negra.
Conductividad térmica: una medida de la facilidad con la que pasa el calor a través de las rocas. La conductividad K, expresada en calorías/seg-cm-grado, es del orden de 0,005.
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