Las rocas sedimentarias proceden de la acumulación en la superficie terrestre de los materiales producidos por la actuación de los agentes y procesos externos. Así, la meteorización física y química (alteración) de las rocas preexistentes inicia el proceso. A continuación, los agentes erosivos (agua, viento, olas, hielo, glaciares) extraen los productos de la meteorización y los transportan a una nueva localización, donde son depositados normalmente formando estratos. El material acumulado se denomina sedimento. En la mayoría de los casos, el sedimento se litifica o endurece por la operación de diversos procesos de compactación y cementación, formando finalmente una roca sedimentaria detrítica. Otra categoría de rocas sedimentarias son las que se forman por precipitación a partir de una solución acuosa (rocas sedimentarias químicas) o la acción de seres vivos (bacterias, moluscos).

El 75 % de los afloramientos de rocas en la superficie de la Tierra está formado por rocas sedimentarias. Estas últimas forman por tanto una capa relativamente delgada y discontinua en la parte más externa de la Tierra. Las rocas sedimentarias contienen evidencias de los ambientes pasados en los que se formaron, y permiten por tanto desvelar la historia de la superficie terrestre. Contienen además fósiles, o sea restos de organismos que vivieron en el pasado y que son herramientas vitales para la reconstrucción de la historia del planeta. Por último, muchas rocas sedimentarias son de enorme interés económico, entre ellas el carbón. Petróleo y gas natural están también asociados a rocas sedimentarias. Las rocas sedimentarias son además fuentes esenciales de hierro, aluminio, manganeso, fertilizantes, y otros muchos productos.

5.2 TRANSFORMACIÓN DE SEDIMENTO EN ROCA SEDIMENTARIA

El término litificación (o más en general, diagénesis) se refiere al proceso mediante el cual los sedimentos no consolidados se transforman en rocas sedimentarias sólidas. Uno de los procesos de litificación más comunes es la compactación. Conforme los sedimentos se acumulan a través del tiempo, el peso y la presión del material suprayacente comprimen los sedimentos y reducen el espacio de poros. La cementación es el proceso de litificación más importante. Los materiales cementantes son transportados en disolución por el agua que fluye a través de los espacios abiertos entre las partículas. Progresivamente, el cemento precipita alrededor de los granos de sedimento, llena los huecos y une los fragmentos. Calcita (CaCO₃), sílice (SiO₂) y óxidos de hierro (Fe₂O₃) son los cementos más comunes. Otro mecanismo de litificación consiste en la recristalización de algunos de los minerales que forman los granos originalmente sueltos en el sedimento, para acabar formando masas de cristales entrelazados, dando lugar a una masa cristalina compacta y sin poros.

Sedimentos y rocas sedimentarias detríticas

• Sedimentos formados por la acumulación mecánica de materiales derivados de la meteorización (alteración), erosionados y transportados esencialmente en forma sólida. La composición de la roca final depende fuertemente de las rocas que constituyan el área fuente de los fragmentos (clastos), así como de los mecanismos específicos de transporte y depósito.

El tamaño de grano es un rasgo importante de estas rocas puesto que da una idea de la distancia entre las áreas fuente y de depósito de los sedimentos. En general, las partículas más grandes se depositan cerca del área fuente, mientras que las más finas son llevadas en suspensión a grandes distancias antes de depositarse. No obstante, la mayoría de las rocas contienen clastos de tamaños diferentes.

Conglomerados y brechas: Formados fundamentalmente por clastos de gran tamaño (> 2 mm). Las aguas que circulan a través de depósitos de grava pueden precipitar sílice, carbonato de calcio y óxidos de hierro, que actúan como cemento uniendo las partículas de grava entre sí, y formar conglomerados. Si los clastos son angulosos en vez de redondeados, la roca se denomina brecha sedimentaria.

Areniscas: Son las rocas en las que predominan los clastos de tamaño arena (< 2 mm). Son rocas formadas normalmente por transporte de clastos en corrientes turbulentas, tales como el oleaje, el viento, o corrientes de agua (ríos), y presentan a menudo estructuras en láminas. Debido a su durabilidad, el cuarzo es el mineral predominante en la mayoría de las areniscas.

Lutitas: En las lutitas (o pelitas) las partículas predominantes son de tamaño arcilla o limo (< 20 micra). Son las rocas sedimentarias más abundantes. El tamaño de grano tan fino suele indicar que el depósito se produjo a partir de corrientes no turbulentas relativamente tranquilas, y/o por agregación de diminutos cristales de hábito tabular.

Sedimentos y rocas sedimentarias no detríticas

Pueden ser de dos tipos:

• 1) Sedimentos formados a partir del material soluble producido en buena medida por meteorización química. Cuando estas sustancias disueltas en aguas precipitan en los mares o lagos, esencialmente mediante procesos inorgánicos como la evaporación, originan sedimentos y rocas sedimentarias de precipitación química.

Evaporitas: Son los depósitos formados por la evaporación progresiva del agua marina. Entre ellos se incluye la halita (NaCl), formando sal de roca, y el yeso (CaSO₄·2H₂O), además de otros muchos minerales menores. La evaporación suele ocurrir en cuencas costeras cerradas con conexiones reducidas con el mar abierto, como bahías o lagunas. Cuando se evapora un volumen de agua salada los minerales precipitan en una secuencia determinada por su solubilidad (por ejemplo, el yeso precipita antes que la sal).

• 2) Algunos organismos vivos, como las bacterias, pueden provocar indirectamente la precipitación de minerales. Otros organismos, como los moluscos, extraen la materia mineral disuelta en el mar para formar sus caparazones y otras partes duras. Una vez muertos los organismos, sus esqueletos y conchas se acumulan en el fondo de mares o lagos para dar lugar a sedimento y rocas sedimentarias biogénicas.

Calizas: Son las rocas sedimentarias químicas más abundantes (10% del volumen total de rocas sedimentarias). Están compuestas mayoritariamente por el mineral calcita (CaCO₃), y pueden formarse por medios inorgánicos o biogénicos. Las más comunes son las que tienen un origen biogénico en medio marino. Los caparazones y esqueletos de los organismos pueden experimentar un cambio considerable durante la litificación y no ser reconocibles en la roca. Los corales son un ejemplo importante de organismos capaces de crear grandes cantidades de caliza marina en arrecifes.

Rocas silíceas (silex o “chert”): Rocas formadas por sílice (SiO₂) microcristalina. La sílice puede depositarse directamente del agua, pero la mayoría de las rocas silíceas proceden de la acumulación de organismos que fabrican caparazones silíceos (por ejemplo las algas diatomeas, esponjas, los radiolarios).

Carbón: El carbón está compuesto de materia orgánica, muy rica en carbono. El carbón es el producto final derivado del enterramiento de grandes cantidades de material vegetal durante millones de años. Este enterramiento se debe producir en las primeras etapas en ambientes especiales pobres en oxígeno, como los pantanos, en los que las plantas muertas no se descomponen rápidamente por la acción de la atmósfera.

Los sedimentos se pueden depositar en muchos ambientes diferentes:

1. Continentales:

a. Fluviales: el sedimento es depositado por corrientes de agua en ríos

b. Eólicos: el sedimento es depositado por el viento (por ejemplo en los desiertos)

c. Lacustres: depósitos en lagos

d. Glaciares: sedimentos depositados por hielo y agua de fusión de la nieve

2. Marinos: El sedimento se acumula en zonas someras (plataforma continental, arrecifes) o profundas (llanuras abisales) de cuencas marinas

3. Transicionales: depósitos localizados entre ambientes marinos y continentales:

a. Deltas: depósitos en la desembocadura de un río

b. Playas: el sedimento es depositado por el agua o el viento en las costas