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Roca carbonatada

Ooides carbonatados en la superficie de una caliza ; Formación Carmel ( Jurásico medio ) del sur de Utah , EE. UU . El más grande tiene 1,0 mm de diámetro.

Las rocas carbonatadas son una clase de rocas sedimentarias compuestas principalmente de minerales carbonatados . Los dos tipos principales son la piedra caliza , que se compone de calcita o aragonito (diferentes formas cristalinas de CaCO3 ) , y la roca dolomítica (también conocida como dolomía), que se compone del mineral dolomita (CaMg(CO3 ) 2 ) . Por lo general, se clasifican en función de la textura y el tamaño del grano . [1] Es importante destacar que las rocas carbonatadas también pueden existir como rocas ígneas y metamórficas. Cuando las rocas carbonatadas recristalizadas se metamorfosean , se crea mármol . Las raras rocas carbonatadas ígneas incluso existen como carbonatitas intrusivas y, aún más raras, existe lava carbonatada volcánica .

Las rocas carbonatadas también son componentes cruciales para comprender la historia geológica debido a procesos como la diagénesis en la que los carbonatos experimentan cambios de composición basados ​​en efectos cinéticos. [2] La correlación entre este cambio de composición y la temperatura se puede aprovechar para reconstruir el clima pasado como se hace en paleoclimatología . Las rocas carbonatadas también se pueden utilizar para comprender varios otros sistemas como se describe a continuación.

Caliza

La caliza es la roca carbonatada más común [3] y es una roca sedimentaria formada por carbonato de calcio con dos polimorfos principales : calcita y aragonito. Si bien la composición química de estos dos minerales es la misma, sus propiedades físicas difieren significativamente debido a su forma cristalina diferente . La forma más común que se encuentra en el fondo marino es la calcita, mientras que el aragonito se encuentra más en los organismos biológicos. [4]

Calcita

Cristales de calcita de Iraí, Brasil .

La calcita puede disolverse en el agua subterránea o precipitarse en el agua subterránea, [5] dependiendo de varios factores, entre ellos la temperatura del agua , el pH y las concentraciones de iones disueltos . La calcita exhibe una característica inusual llamada solubilidad retrógrada, en la que se vuelve menos soluble en agua a medida que aumenta la temperatura. Cuando las condiciones son adecuadas para la precipitación, la calcita forma recubrimientos minerales que cementan los granos de roca existentes o pueden rellenar fracturas.

Aragonito

En comparación con la calcita, la aragonita es menos estable y más soluble [6] y, por lo tanto, se puede convertir en calcita en determinadas condiciones. En solución, los iones de magnesio pueden actuar como promotores del crecimiento de la aragonita, ya que inhiben la precipitación de calcita [7] . A menudo, esta precipitación inhibida ocurre en biología, donde los organismos intentan precipitar carbonato de calcio para sus características estructurales, como el esqueleto y las conchas .

Dolomita

El descubrimiento de la roca dolomita, o dolostone , se publicó por primera vez en 1791 [8] y se ha encontrado en la corteza terrestre durante varios períodos de tiempo diferentes . [9] Debido a que la roca está hecha de iones de calcio , magnesio y carbonato , la estructura cristalina mineral se puede visualizar de manera similar a la calcita y la magnesita . [10] Debido a esta composición, el mineral de dolomita presente en la dolostone se puede clasificar por el grado variable de inclusión de calcio y, ocasionalmente, también de hierro. [9]

Dolomita calcinada

La dolomita rica en calcio, o dolomita calciana, es una dolomita que tiene más calcio que magnesio en su forma mineral. Esta es la forma más común de dolomita que se encuentra de forma natural y artificial a partir de síntesis . [9] Esta dolomita, cuando se forma en los océanos, puede resultar metaestable . [9] La estructura resultante de este mineral presenta diferencias mínimas con respecto a la dolomita regular, probablemente como resultado de la formación después del crecimiento inicial del cristal. [9]

Dolomita ferrosa / ankerita

La dolomita rica en hierro, o dolomita ferrosa, es dolomita que contiene niveles significativos de trazas de hierro. Debido a los radios iónicos similares del hierro (II) y el magnesio , el hierro (II) puede sustituir fácilmente al magnesio para formar dolomita ferrosa; el manganeso también puede sustituir a este átomo. El resultado puede definirse como ankerita . La delimitación exacta entre qué minerales se consideran dolomita ferrosa y cuáles son ankerita no está clara. La ankerita con la fórmula química CaFe(CO 3 ) 2 "pura" aún no se ha encontrado en la naturaleza . [9]

Significado

Las rocas carbonatadas son importantes para la comprensión humana de la historia atmosférica y geológica de la Tierra, además de proporcionar a los humanos recursos significativos para los esfuerzos de civilización actuales, como el hormigón .

Caliza y hormigón

La piedra caliza se utiliza a menudo en el hormigón en forma de polvo debido a su bajo coste. Sin embargo, durante la formación del hormigón, la descomposición de la piedra caliza libera dióxido de carbono y contribuye significativamente al efecto invernadero . [11] Hay una gran cantidad de investigaciones que estudian la cantidad ideal de carbonato de calcio (derivado de la piedra caliza) en el hormigón y si se pueden utilizar otros compuestos para proporcionar los mismos beneficios económicos y de integridad estructural. [11]

Paleoclimatología a partir de minerales carbonatados

Existen muchas formas de paleoclimatología mediante las cuales las rocas carbonatadas se pueden utilizar para determinar el clima pasado. Los corales y los sedimentos son indicadores bien conocidos para estas reconstrucciones. Los corales son organismos marinos con esqueletos de carbonato de calcio (rocas) que crecen de forma específica a las condiciones oceánicas en el momento del crecimiento. La diagénesis se refiere al proceso por el cual los sedimentos se convierten en roca sedimentaria. [12] Esto incluye la actividad biológica, la erosión y otras reacciones químicas. Debido a la fuerte correlación entre la diagénesis y la temperatura del agua de mar , los esqueletos de coral se pueden utilizar como indicadores para comprender los efectos climáticos pasados. [13] Específicamente, la proporción de estroncio a calcio en el aragonito del esqueleto de coral se puede utilizar, junto con otros indicadores como las proporciones isotópicas de oxígeno , para reconstruir la variabilidad climática cuando el coral estaba creciendo. Esto se debe a que el estroncio a veces sustituye al calcio en la molécula de carbonato de calcio dependiendo de los efectos de la temperatura.

De manera similar al concepto de utilizar cambios en la composición de los esqueletos de coral como indicadores de las condiciones climáticas, los cambios en la composición de los sedimentos marinos se pueden utilizar con el mismo propósito (y más). Los cambios en las proporciones de metales traza de los minerales carbonatados que se encuentran aquí también se pueden utilizar para determinar patrones a partir de rocas [carbonatadas] originales . [14]

Véase también

Referencias

  1. ^ Regnet, JB; David, C.; Robion, P.; Menéndez, B. (1 de mayo de 2019). "Microestructuras y propiedades físicas en rocas carbonatadas: una revisión exhaustiva". Geología marina y petrolera . 103 : 366–376. Bibcode :2019MarPG.103..366R. doi :10.1016/j.marpetgeo.2019.02.022. ISSN  0264-8172. S2CID  135198700.
  2. ^ Fantle, Matthew (2020). "El papel de la diagénesis en la configuración de la geoquímica del registro carbonatado marino". Revisión anual de ciencias terrestres y planetarias . 48 : 549–583. Bibcode :2020AREPS..48..549F. doi : 10.1146/annurev-earth-073019-060021 . S2CID  219738220.
  3. ^ Boggs, Sam (2006). Principios de sedimentología y estratigrafía (4.ª ed.). Upper Saddle River, NJ, págs. 177, 181. ISBN 0-13-154728-3.{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )
  4. ^ Sulpis, Olivier; Agrawal, Priyanka; Wolthers, Mariette; Munhoven, Guy; Walker, Matthew; Middelburg, Jack J. (1 de marzo de 2022). "La disolución de aragonito protege la calcita en el fondo marino". Nature Communications . 13 (1): 1104. Bibcode :2022NatCo..13.1104S. doi :10.1038/s41467-022-28711-z. ISSN  2041-1723. PMC 8888755 . PMID  35232971. 
  5. ^ Sanz, E.; Ayora, C.; Carrera, J.; Tephly, TR (6 de mayo de 2011). "Disolución de calcita mediante mezcla de aguas: modelado geoquímico y experimentos de flujo continuo". Geologica Acta . 9 (1): 67–77. doi :10.1344/105.000001652.
  6. ^ "Misterio resuelto: por qué los minerales de las conchas marinas se forman de forma diferente en el agua de mar". MIT News | Massachusetts Institute of Technology . 2 de marzo de 2015 . Consultado el 17 de marzo de 2023 .
  7. ^ Regnet, JB; David, C.; Robion, P.; Menéndez, B. (1 de mayo de 2019). "Microestructuras y propiedades físicas en rocas carbonatadas: una revisión exhaustiva". Geología marina y petrolera . 103 : 366–376. Bibcode :2019MarPG.103..366R. doi :10.1016/j.marpetgeo.2019.02.022. ISSN  0264-8172. S2CID  135198700.
  8. ^ Dolomieu, DGD (1791). "Sur un de pierres très-peu effervescentes avec les acides of phorescentes par la Collision". Revista de físico . 39 : 3–10.
  9. ^ abcdef Gregg, Jay M.; Bish, David L.; Kaczmarek, Stephen E.; Machel, Hans G. (octubre de 2015). Hollis, Cathy (ed.). "Mineralogía, nucleación y crecimiento de dolomita en el laboratorio y en un entorno sedimentario: una revisión". Sedimentology . 62 (6): 1749–1769. doi : 10.1111/sed.12202 . S2CID  130135125.
  10. ^ Petrash, Daniel A.; Bialik, Or M.; Bontognali, Tomaso RR; Vasconcelos, Crisógono; Roberts, Jennifer A.; McKenzie, Judith A.; Konhauser, Kurt O. (1 de agosto de 2017). "Formación de dolomita catalizada microbianamente: desde la proximidad a la superficie hasta el enterramiento". Earth-Science Reviews . 171 : 558–582. Código Bibliográfico :2017ESRv..171..558P. doi :10.1016/j.earscirev.2017.06.015. ISSN  0012-8252.
  11. ^ ab Wang, Dehui; Shi, Caijun; Farzadnia, Nima; Shi, Zhenguo; Jia, Huangfei (2018-12-20). "Una revisión sobre los efectos del polvo de piedra caliza en las propiedades del hormigón". Construcción y materiales de construcción . 192 : 153–166. doi :10.1016/j.conbuildmat.2018.10.119. ISSN  0950-0618. S2CID  139571589.
  12. ^ "Diagénesis: una descripción general | Temas de ScienceDirect" www.sciencedirect.com . Consultado el 17 de marzo de 2023 .
  13. ^ Watanabe, Tsuyoshi; Juillet-Leclerc, Anne; Cuif, Jean-Pierre; Rollion-Bard, Claire; Dauphin, Yannicke; Reynaud, Stéphanie (1 de enero de 2007), Kawahata, H.; Awaya, Y. (eds.), "Capítulo 10 Avances recientes en la biomineralización de corales con implicaciones para la paleoclimatología: una breve descripción general", Elsevier Oceanography Series , Cambio climático global y respuesta del ciclo del carbono en los océanos Pacífico ecuatorial e Índico y masas terrestres adyacentes, vol. 73, Elsevier, págs. 239–495, doi :10.1016/S0422-9894(06)73010-0, hdl : 2115/56427 , ISBN 9780444529480, S2CID  54844318 , consultado el 17 de marzo de 2023
  14. ^ Martinez-Ruiz, F.; Kastner, M.; Gallego-Torres, D.; Rodrigo-Gámiz, M.; Nieto-Moreno, V.; Ortega-Huertas, M. (2015-01-01). "Paleoclima y paleoceanografía durante los últimos 20.000 años en las cuencas del mar Mediterráneo según lo indicado por indicadores elementales de sedimentos". Quaternary Science Reviews . 107 : 25–46. Bibcode :2015QSRv..107...25M. doi :10.1016/j.quascirev.2014.09.018. ISSN  0277-3791.