Continguts

Programa de Classes Teòriques

I. INTRODUCCIÓ

Tema 1. Presentació de l’assignatura i introducció a la Petrologia Sedimentària

Tema 2. Naturalesa i origen de les roques sedimentàries. El cicle geològic extern

II. GÈNESI DELS SEDIMENTS I ROQUES

Tema 3. Geoquímica de les aigües naturals

Tema 4. Hipergènesi (I). Mecanismes d’alteració i reaccions químiques

Tema 5. Hipergènesi (II). Productes d’alteració: El detritus i els sòls

Tema 6. Hipergènesi (III). Factors ambientals que la controlen

III. CARACTERIZACIÓ DE SEDIMENTS I ROQUES DETRÍTIQUES

Tema 7. Components dels sediments i roques detrítiques. Textures

Tema 8. Components dels sediments i roques detrítiques. Composició

Tema 9. Classificació dels sediments i roques detrítiques i significat geològic

IV. CARACTERIZACIÓ DE SEDIMENTS I ROQUES NO DETRÍTIQUES

Tema 10. Mineralogia del sediments i roques carbonàtiques

Tema 11. Components dels sediments i roques carbonàtiques

Tema 12. Classificació dels sediments i roques carbonàtiques i significat geològic

V. DIAGÈNESI

Tema 13. Etapes i processos diagenètics

Tema 14. Diagènesi dels sediments i roques detrítiques i carbonàtiques. Dolomíes

 

La unitat docent d’INTRODUCCIÓ inclou dos temes (Temes 1 i 2), en els que es tracta d’orientar a l’alumne sobre diversos aspectes conceptuals i metodològics que seran fonamentals en el desenvolupament de l’assignatura: contingut general de la Petrologia Sedimentària, llur situació en el marc científic de la Petrologia i de la Geologia Sedimentària en sentit ampli, llur evolució històrica i llurs relacions amb les ciències bàsiques de la Naturalesa i amb les altres disciplines. La introducció en el món de la Petrologia Sedimentària ha de realitzar-se analitzant el concepte de dipòsit sedimentari i roca com a objectes d’anàlisis primordials en l’assignatura. La presentació del Cicle Petrològic i, dins d’ell, del Cicle Exogen contribueix a ubicar adequadament a l’estudiant en el conjunt de processos interrelacionats en que té lloc la formació i evolució dels sediments i roques sedimentàries.

El Tema 1 pretén així mateix crear la motivació de l’alumne suggerint la importància científica i econòmica de la matèria del programa. Una descripció succinta dels mètodes i tècniques d’estudi més usualment emprats en l’anàlisi dels sediments i roques sedimentàries permet l’inici a la familiarització de l’estudiant amb el que seran els seus hàbits de treball al llarg del curs. La presentació de l’organització, objectius i forma de desenvolupament del curs es complementa amb la informació a l’alumne de les fonts bibliogràfiques de l’assignatura, mitjançant una bibliografia dels textos de caràcter general i de fàcil accés per a ell. En el Tema 2 és imprescindible marcar les diferències bàsiques entre els sediments i les roques sedimentàries, introduint el concepte textural de fàbrica (clàstica, química i organògena) iconceptes composicionals i genètics dels elements integradors de dipòsits sedimentaris (per exemple, terrigen, químic, al·lòcton, autòcton). Aquests conceptes ens permetran elaborar fàcilment una classificació de roques sedimentàries i explicar l’abundància relativa de les mateixes i el volum total de sediments i roques sedimentàries respecte als altres tipus de roques.

La unitat docent sobre GÈNESI DELS SEDIMENTS I ROQUES està formada per quatre temes (Temes 3 a 6). En el primer d’aquests temes s’analitzen els paràmetres físic-químics que controlen les principals reaccions en el medi exogen, essencialment controlades per la geoquímica de les aigües naturals, i el caràcter de dites reaccions, les quals tindran una importància decisiva en els processos d’alteració mineral i en qualssevol dels mecanismes de formació de fases minerals, tant al llarg de la hipergènesi com durant la gènesis de precipitats en els diferents medis sedimentaris i la diagènesi.

Aquests conceptes bàsics de la Físico-Química de solucions aquoses tenen laseva aplicació immediata en els tres temes següents d’aquesta unitat docent (Temes 4 a 6: hipergènesi I, II i III), en els que la modificació dels materials (roques ígnies, metamòrfiques o sedimentàries prèvies), que constitueixen la font dels elements i detritus que donaran lloc als sediments i roques sedimentàries, està íntimament relacionada amb els paràmetres i reaccions estudiats en el tema anterior. Un cop tractats els mecanismes que produeixen la meteorització física i química de les roques a l’àrea font (Tema 4), el segon tema sobre hipergènesi (Tema 5) versa sobre els productes de l’alteració (detritus i sòls), que tenen importància tant per a la caracterització d’uns dipòsits que apareixen amb força freqüència en el registre sedimentari com per l’interès interpretatiu i en alguns casos econòmic que presenten. Per últim, el Tema 6 completa l’estudi sobre la hipergènesi precisant el control que exerceixen els factors ambientals en l’àrea font (clima, vegetació, relleu) sobre la intensitat dels processos d’alteració i la composició del detritus que iniciarà el cicle del transport.

La unitat docent titulada CARACTERIZACIÓ DE SEDIMENTS I ROQUES DETRÍTIQUES inclou tres temes (Temes 7 a 9) en els que es desenvolupen aspectes descriptius i interpretatius dels trets texturals observables en aquests tipus de materials sedimentaris, així com dels resultants de la distribució espacial de llurs elements individuals (fàbrica) i propietats derivades d’aquesta ordenació. La unitat docent es completa amb una revisió de la mineralogia dels components clàstics més usuals. Les característiques texturals i composicionals són preses en conjunt per a introduir les classificacions de roques detrítiques existents i per a explicar la classificació adoptada.

El Tema 7 incideix en la mida dels clasts en quant a característica textural d’importància fonamental per a la descripció dels sediments i roques detrítiques, que alhora té rellevància en camps aplicats molt concrets, com són la Mecànica de Sòls i les Roques i Minerals Industrials. L’anàlisi detallada dels conceptes relatius a la mida de clasts (diàmetre de tamisada), morfologia de les partícules i a l’ordenació espacial del conjunt dels components clàstics i introduint diversos conceptes sobre propietats (densitat aparent, densitat de partícules sòlides, porositat, permeabilitat) que responen a dita ordenació espacial. Tots aquests conceptes preparen a l’alumne per a la comprensió dels apartats corresponents a diagènesi, al temps que constitueixen la base d’aspectes aplicats que es desenvoluparan en les classes pràctiques.

Els Temes 8 i 9 recullen tot el coneixement impartit anteriorment complementant-lo amb aspectes composicionals. L’anàlisi de la mineralogia dels components clàstics més usuals es sustenta en l’experiència adquirida per l’alumne en les assignatures cursades de Mineralogia i Petrologia, especialment de silicats, aquest coneixement s’enriqueix amb les aportacions pròpies de la Petrologia Sedimentària sobre tipologia de grans en llurs aspectes morfològics, mineralògics i geoquímics. Sobre totes aquestes bases, en el Tema 9 es porta a terme una revisió dels criteris texturals i composicionals tradicionalment utilitzats en la classificació de sediments i roques detrítiques per a, finalment, proporcionar a l’alumne l’esquema de classificació adoptat a partir del qual es procedirà a una descripció i interpretació sistemàtica dels diferents tipus de materials detrítics.

En els Temes 10 a 12 de la unitat docent sobre CARACTERIZACIÓ DE SEDIMENTS I ROQUES NO DETRÍTIQUES es tracta l’ampli conjunt de materials sedimentaris que, en la literatura petrològica tradicional, són recollits sota denominacions com “roques químiques” o “roques organogèniques i biogèniques”, per a diferenciar-les de les roques detrítiques o terrígenes que han estat el motiu fonamental dels temes precedents. En aquesta unitat docent es tracta d’orientar a l’alumne sobre les terminologies habitualment utilitzades en el camp de la Petrologia de carbonats, roques silícies, evaporites, fosfats, matèria orgànica, roques ferruginoses i bauxites, els factors que controlen la formació d’aquest ampli conjunt de materials, la seva forma de presentar-se en la naturalesa i els models utilitzats per a explicar la seva gènesi. Específicament, els temes 10 a 12 aborden l’estudi de les roques carbonàtiques, que són juntament amb les detrítiques, les roques sedimentàries més abundants. El Tema 10 està dedicat a la composició mineralògica de les roques carbonàtiques i per tant es tractarà de conèixer els processos físics, químics i biològics que afecten a l’equilibri del sistema CO₂-H₂O-CaCO₃ i que governen la precipitació, dissolució i transformacions dels carbonats en les aigües naturals marines, continentals o d’enterrament. A continuació en el Tema11, i d’una manera similar a com s’ha fet en la unitat docent anterior, s’abordarà el concepte de fàbrica d’una roca carbonàtica: grans, pasta (matriu - ciment) i porus. Tota la base descriptiva i genètica, que s’exposa a partir de la diferenciació inicial de components deposicionals esquelètics i no esquelètics i components ortoquímics, permet explicar els criteris i sistemes de classificació més usuals de les roques carbonàtiques (Tema 12).

El temari de l’assignatura en el seu conjunt es complementa amb una unitat docent titulada CARACTERÍSTIQUES I SIGNIFICAT GEOLÒGIC DELS PRINCIPALS TIPUS DE SEDIMENTS I ROQUES SEDIMENTÀRIES en el que es passa revista d’una forma ordenada als principals tipus o grups petrològics, començant amb aquells de granulometria més grollera, els conglomerats, bretxes, gresos i roques lutítiques (Tema 9), per a acabar amb les roques no detrítiques carbonàtiques (Tema 12). En tots aquests temes es desenvolupen aspectes corresponents a les textures, mineralogia, ambients de formació i es fa especial èmfasi en la significació geològica que els estudis d’aquests materials tenen, en quant permeten establir relacions estretes entre llur composició i els contextos geotectònics en que s’han format. La descripció i interpretació de les estructures sedimentàries i dels ambients on es produeixen seran només breument exposades i es farà al·lusió als coneixements adquirits per l’alumne en altres assignatures (per exemple, en Estratigrafia i Sedimentologia de Segon Curs) o els que s’adquiriran en el Quart Curs en les assignatures de Ambient Geològics Actuals i d'Anàlisis de Conques. La meva experiència docent em reafirma en el valor interdisciplinari d’aquesta temàtica, ja que permet a l’alumne establir interrelacions ben definides entre aquests conceptes petrològics i els apresos per ell mateix en altres disciplines.

Els temes que completen el programa de Classes Teòriques de l’assignatura (Temes 13 a 14) s’integren tots ells en una unitat docent, sota l’epígraf DIAGÈNESI. Tots els aspectes relatius a la descripció, gènesis i significació geològica dels sediments i roques sedimentàries es complementen amb un tema, desenvolupat de forma amplia, sobre les etapes i processos diagenètics que poden afectar a aquests materials durant l’enterrament (Tema 13). Aquest tema, a banda de perfilar en una major extensió el concepte de diagènesi i llur importància en els estudis de Petrologia Sedimentària, contribueix a fixar en l’alumne els trets característics dels processos de cimentació, dissolució, compactació, transformacions minerals i altres reaccions que tenen la seva base en els primers temes inclosos en el Programa de Classes Teòriques d’aquesta assignatura. En el Tema 14 s’insistirà en la importància de la composició i la granulometria inicial dels dipòsits sedimentaris com a condicionant dels processos diagenètics, tot comentant les tendències diagenètiques generals de les rudites, arenites i lutites i la generació de matriu diagenètica i de porositat secundària. Al mateix temps, queden aclarides algunes problemàtiques prèviament obertes, com és el cas de la gènesi de grauvaques, i s’estableixen models evolutius de la porositat amb l’enterrament que tenen una aplicació directa en el camp de la formació de dipòsits d’hidrocarburs. Per a finalitzar, el Tema 14 es centra en els processos diagenètics que comporten la litificació i les transformacions sofertes pels carbonats tant en l’ambient de sedimentació com al llarg de l’enterrament. Resulta en aquest sentit decisiva la diferenciació entre l’ambient diagenètic meteòric i el marí, ja que donen lloc a productes característics, essent el seu reconeixement essencial a l’hora de reconstruir la història diagenètica d’una roca carbonàtica. La influència de la diagènesi profunda és també tractadaaixí com també, la importància dels processos de reemplaçament i, en especial, la dolomitització per la seva àmplia representació en el registre sedimentari.

Programa de Classes Pràctiques

Pràctica 1. Introducció a l’estudi de les roques sedimentàries. Diferenciació dels grans grups de roques sedimentàries. Estructura d’una roca clàstica: esquelet, pasta (matriu i ciment), porus. Nomenclatura dels components d’una roca: gra, clast, cristall, al·lòcton, autòcton, autigènic.

Exercicis: Microscòpia i visu

1) Reconeixement dels elements principals d’una roca clàstica: esquelet, pasta, porus (escollir 2 mostres i 2 làmines de la col·lecció).

2) Estimació en aquestes làmines i mostres dels percentatges relatius d’aquests elements.

3) Reconeixement de les textures principals d’una roca clàstica: mida (classe modal i centil), arrodoniment, esfericitat i selecció.

Pràctica 2. L’esquelet: tipus de components I. Components de l’esquelet: criteris de classificació. Components extraconcals no carbonàtics (NCE): monominerals (quars, feldspats, miques i altres minerals) i poliminerals (fragments de roques).Components extraconcals carbonàtics (CE): monominerals (calcita, dolomita, ankerita) i poliminerals (fragments de roques).

Exercicis: Microscòpia i visu

1) Reconeixement dels components extraconcals de l’esquelet de roques clàstiques (escollir 2 mostres i 2 làmines de la col·lecció).

2) Estimació en aquestes làmines i mostres dels percentatges relatius d’aquests elements.

3) Estudi dels fragments deroca d’aquestes làmines i mostres. Fer un esquema i descriure’ls.

4) Fer una relació, per ordre d’importància, dels principals components de l’esquelet.

Pràctica 3. L’esquelet: tipus de components II. Components intraconcals no carbonàtics (NCI): grans evaporítics, glauconítics, fosfàtics, fèrrics. Components intraconcals carbonàtics (CI): grans esquelètics (bioclasts) i grans no esquelètics (oòlits, pisòlits, oncòlits-estromatòlits, peloides, intraclasts).

Exercicis: Microscòpia i visu

1) Reconeixement dels components intraconcals de l’esquelet de roques clàstiques (escollir 2 mostres i 2 làmines de la col·lecció).

2) Estimació en aquestes làmines i mostres dels percentatges relatius d’aquests elements.

3) Estudi dels fragments de roca d’aquestes làmines i mostres. Fer un esquema i descriure’ls.

4) Fer una relació, per ordre d’importància, dels principals components intraconcals de l’esquelet.

Pràctica 4. La pasta: matriu i ciment. Diferenciació entre matriu i ciment. El concepte en els diferents grups texturals: rudites, arenites i lutites. Tipus de matriu i composició mineralògica. El ciment: tipus texturals i composició mineralògica.

Exercicis: Microscòpia i visu

1) Reconeixement de la textura i composició dels diversos tipus de matriu (escollir 2 mostres i 2 làmines de la col·lecció). Fer un esquema i descriure’ls.

2) Reconeixement de la textura i composició dels diversos tipus de matriu (escollir 2 mostres i 2 làmines de la col·lecció). Fer un esquema i descriure’ls.

3) Estimació en aquestes làmines i mostres dels percentatges relatius de matriu i ciment.

4) Determinació de la seqüència de cimentació en les làmines escollides.

Pràctica 5. La porositat. Diferenciació entre porositat i volum intergranular. Tipus de porositat. La pèrdua del volum intergranular amb l’enterrament. La compactació mecànica i química. Efectes de la compactació en els components del sediment.

Exercicis: Microscòpia i visu

1) Reconeixement del diversos tipus de porositat i del seu origen (escollir 4 mostres i làmines de la col·lecció). Fer un esquema i descriure’ls.

2) Estimació en aquestes làmines dels percentatges de les diferents porositats.

3) Reconeixement en aquestes làmines dels efectes de la compactació mecànica i química. Descripció dels tipus de contactes entre grans i de la orientació preferent.