La arenisca es una roca sedimentaria clástica compuesta principalmente por granos de silicato del tamaño de la arena (de 0,0625 a 2 mm) , cementados entre sí por otro mineral. Las areniscas constituyen aproximadamente el 20-25 % de todas las rocas sedimentarias . [ 1 ]
La mayor parte de la arenisca está compuesta de cuarzo o feldespato , ya que son los minerales más resistentes a la erosión en la superficie terrestre. Al igual que la arena no cementada , la arenisca puede adquirir cualquier color debido a las impurezas presentes en sus minerales, pero los colores más comunes son el beige, el marrón, el amarillo, el rojo, el gris, el rosa, el blanco y el negro. Debido a que los estratos de arenisca pueden formar acantilados muy visibles y otros accidentes geográficos , ciertos colores de arenisca se han asociado fuertemente con regiones específicas, como los desiertos de roca roja del Parque Nacional Arches y otras zonas del suroeste de Estados Unidos .
Las formaciones rocosas compuestas de arenisca generalmente permiten la percolación de agua y otros fluidos y son lo suficientemente porosas como para almacenar grandes cantidades, lo que las convierte en valiosos acuíferos y yacimientos de petróleo . [ 2 ] [ 3 ]
La arenisca con contenido de cuarzo puede transformarse en cuarcita mediante metamorfismo , generalmente relacionado con la compresión tectónica dentro de cinturones orogénicos . [ 4 ] [ 5 ]
Orígenes
Las areniscas son de origen clástico (a diferencia de las de origen orgánico , como la tiza y el carbón , o químico , como el yeso y el jaspe ). [ 6 ] Los granos de arena de silicato a partir de los cuales se forman son producto de la meteorización física y química de la roca madre. [ 7 ] La meteorización y la erosión son más rápidas en áreas de alto relieve, como arcos volcánicos , áreas de rifting continental y cinturones orogénicos . [ 8 ]
La arena erosionada es transportada por ríos o por el viento desde sus áreas de origen hasta ambientes de deposición donde la tectónica ha creado espacio para la acumulación de sedimentos. Las cuencas de antearco tienden a acumular arena rica en granos líticos y plagioclasa . Las cuencas intracontinentales y los grabens a lo largo de los márgenes continentales también son ambientes comunes para la deposición de arena. [ 9 ]
A medida que los sedimentos continúan acumulándose en el ambiente deposicional, la arena más antigua queda enterrada por sedimentos más jóvenes y experimenta diagénesis . Esto consiste principalmente en la compactación y litificación de la arena. [ 10 ] [ 11 ] Las primeras etapas de la diagénesis, descritas como eogénesis , tienen lugar a poca profundidad (unas pocas decenas de metros) y se caracterizan por bioturbación y cambios mineralógicos en las arenas, con solo una ligera compactación. [ 12 ] La hematita roja que da color a las areniscas de lecho rojo probablemente se forma durante la eogénesis. [ 13 ] [ 14 ] El enterramiento más profundo se acompaña de mesogénesis , durante la cual tiene lugar la mayor parte de la compactación y litificación. [ 11 ]
La compactación se produce cuando la arena se ve sometida a una presión creciente por los sedimentos suprayacentes. Los granos de sedimento se compactan, los granos dúctiles (como los de mica ) se deforman y el espacio poroso se reduce. Además de esta compactación física, puede producirse una compactación química mediante disolución por presión . Los puntos de contacto entre los granos están sometidos a la mayor tensión, y el mineral sometido a tensión es más soluble que el resto del grano. Como resultado, los puntos de contacto se disuelven, permitiendo que los granos entren en contacto más cercano. [ 11 ]
La litificación sigue de cerca a la compactación, ya que el aumento de la temperatura en profundidad acelera la deposición del cemento que une los granos. La disolución por presión contribuye a la cementación, puesto que el mineral disuelto en los puntos de contacto sometidos a tensión se redeposita en los espacios porosos no sometidos a tensión. [ 11 ]
La compactación mecánica se produce principalmente a profundidades inferiores a 1000 metros (3300 pies) . La compactación química continúa hasta los 2000 metros (6600 pies) , y la mayor parte de la cementación se produce entre los 2000 y los 5000 metros (6600 y 16 400 pies) . [ 15 ]
El desprendimiento de la arenisca enterrada se acompaña de telogénesis , la tercera y última etapa de la diagénesis. [ 12 ] A medida que la erosión reduce la profundidad de enterramiento, la exposición renovada al agua meteórica produce cambios adicionales en la arenisca, como la disolución de parte del cemento para producir porosidad secundaria . [ 11 ]
- Nicho en la arenisca Navajo
Tumbas de tipo Kokh excavadas en la arenisca multicolor de Petra.- Granos de arena de cuarzo con recubrimiento de hematita que le confieren un color naranja.
Estratificación cruzada y erosión en arenisca de la Formación Logan ( Carbonífero Inferior ) del condado de Jackson, Ohio.
Interior de arenisca roja del Cañón del Antílope Inferior , Arizona, pulida por la erosión causada por inundaciones repentinas a lo largo de miles de años.
Componentes
granos de la estructura

Los granos de la estructura son fragmentos detríticos del tamaño de la arena ( de 0,0625 a 2 milímetros (0,00246 a 0,07874 pulgadas) de diámetro) que constituyen la mayor parte de una arenisca. [ 16 ] [ 17 ] La mayoría de los granos de la estructura están compuestos de cuarzo o feldespato , que son los minerales comunes más resistentes a los procesos de meteorización en la superficie terrestre, como se observa en la serie de disolución de Goldich . [ 18 ] Los granos de la estructura se pueden clasificar en varias categorías diferentes según su composición mineral:
- Los granos de cuarzo son los minerales dominantes en la mayoría de las rocas sedimentarias clásticas ; esto se debe a que poseen propiedades físicas excepcionales, como dureza y estabilidad química. [ 1 ] Estas propiedades físicas permiten que los granos de cuarzo sobrevivan a múltiples eventos de reciclaje, a la vez que les permiten mostrar cierto grado de redondeo. [ 1 ] Los granos de cuarzo se desarrollan a partir de rocas plutónicas, que son de origen félsico, y también a partir de areniscas más antiguas que han sido recicladas.
- Los granos de la matriz feldespática suelen ser el segundo mineral más abundante en las areniscas. [ 1 ] El feldespato se puede dividir en feldespatos alcalinos y feldespatos plagioclasa, que se pueden distinguir bajo un microscopio petrográfico. [ 1 ]
- Los feldespatos alcalinos varían en composición química desde KAlSi 3 O 8 hasta NaAlSi 3 O 8 . [ 1 ]
- La composición del feldespato plagioclasa varía desde NaAlSi 3 O 8 hasta CaAl 2 Si 2 O 8 . [ 1 ]

- Los granos de la estructura lítica (también llamados fragmentos líticos o clastos líticos) son piezas de roca madre antigua que aún no se han erosionado hasta convertirse en granos minerales individuales. [ 1 ] Los fragmentos líticos pueden ser cualquier roca ígnea , metamórfica o sedimentaria de grano fino o grueso , [ 1 ] aunque los fragmentos líticos más comunes que se encuentran en rocas sedimentarias son clastos de rocas volcánicas. [ 1 ]
- Los minerales accesorios son todos los demás granos minerales en una arenisca. Estos minerales generalmente constituyen solo un pequeño porcentaje de los granos en una arenisca. Los minerales accesorios comunes incluyen micas ( moscovita y biotita ), olivino , piroxeno y corindón . [ 1 ] [ 19 ] Muchos de estos granos accesorios son más densos que los silicatos que componen la mayor parte de la roca. Estos minerales pesados suelen ser resistentes a la meteorización y pueden usarse como un indicador de la madurez de la arenisca a través del índice ZTR . [ 20 ] Los minerales pesados comunes incluyen circón , turmalina , rutilo (de ahí ZTR ), granate , magnetita u otros minerales densos y resistentes derivados de la roca fuente.
Matriz
La matriz es un material muy fino, presente en el espacio poroso intersticial entre los granos de la estructura. [ 1 ] La naturaleza de la matriz dentro del espacio poroso intersticial da como resultado una clasificación doble:
Cemento
El cemento es lo que une los granos de la estructura siliciclástica. El cemento es un mineral secundario que se forma después de la deposición y durante el enterramiento de la arenisca. [ 1 ] Estos materiales cementantes pueden ser minerales silicáticos o minerales no silicáticos, como la calcita. [ 1 ]
- El cemento de sílice puede estar compuesto de cuarzo o de ópalo . El cuarzo es el mineral de silicato más común que actúa como cemento. En las areniscas con presencia de cemento de sílice, los granos de cuarzo se adhieren al cemento, creando un borde alrededor del grano llamado sobrecrecimiento. El sobrecrecimiento conserva la misma continuidad cristalográfica del grano de cuarzo cementado. El cemento de ópalo se encuentra en areniscas ricas en materiales volcanogénicos y muy raramente en otras areniscas. [ 1 ]
- El cemento de calcita es el cemento carbonatado más común. El cemento de calcita es una mezcla de cristales de calcita más pequeños. El cemento se adhiere a los granos de la estructura, cementándolos entre sí. [ 1 ]
- Otros minerales que actúan como cementos incluyen: hematita , limonita , feldespatos , anhidrita , yeso , barita , minerales arcillosos y minerales zeolíticos . [ 1 ]
La arenisca que se agota de su aglutinante cementante debido a la meteorización se vuelve gradualmente friable e inestable. Este proceso puede revertirse parcialmente mediante la aplicación de ortosilicato de tetraetilo ( Si(OC₂H₅ ) ₄ ) , que depositará dióxido de silicio amorfo entre los granos de arena. [ 21 ] La reacción es la siguiente.
- Si(OC 2 H 5 ) 4 (l) + 2 H 2 O (l) → SiO 2 (s) + 4 C 2 H 5 OH (g)
Espacio poroso
El espacio poroso comprende los espacios abiertos dentro de una roca o un suelo. [ 22 ] El espacio poroso en una roca tiene una relación directa con la porosidad y la permeabilidad de la roca. La porosidad y la permeabilidad están directamente influenciadas por la forma en que se empaquetan los granos de arena. [ 1 ]
- La porosidad es el porcentaje del volumen total que está ocupado por intersticios dentro de una roca determinada. [ 22 ] La porosidad está directamente influenciada por el empaquetamiento de granos esféricos de tamaño uniforme, que se reorganizan desde un empaquetamiento laxo hasta uno más denso en las areniscas. [ 1 ]
- La permeabilidad es la velocidad a la que el agua u otros fluidos fluyen a través de la roca. Para el agua subterránea , la permeabilidad de trabajo se puede medir en galones por día a través de una sección transversal de un pie cuadrado bajo un gradiente hidráulico unitario . [ 22 ]
Tipos de arenisca
Las areniscas se clasifican típicamente mediante el conteo de puntos de una sección delgada utilizando un método como el de Gazzi-Dickinson . Esto proporciona los porcentajes relativos de cuarzo, feldespato y granos líticos, así como la cantidad de matriz arcillosa. La composición de una arenisca puede brindar información importante sobre la génesis de los sedimentos cuando se utiliza con un diagrama triangular de cuarzo, feldespato y líticos ( diagramas QFL ). Sin embargo, los geólogos no han logrado ponerse de acuerdo sobre un conjunto de límites que separen las regiones del triángulo QFL. [ 1 ]

Las ayudas visuales son diagramas que permiten a los geólogos interpretar diferentes características de una arenisca. Por ejemplo, un diagrama QFL puede incluir un modelo de procedencia que muestra el probable origen tectónico de areniscas con diversas composiciones de granos de la matriz. Asimismo, el diagrama de la etapa de madurez textural ilustra las diferentes etapas por las que pasa una arenisca a medida que aumenta el grado de procesamiento cinético de los sedimentos. [ 23 ]

- Un diagrama QFL es una representación de los granos y la matriz presentes en una arenisca. Este diagrama es similar a los utilizados en petrología ígnea. Cuando se representa correctamente, este modelo de análisis crea una clasificación cuantitativa significativa de las areniscas. [ 24 ]
- Un diagrama de procedencia de arenisca se basa normalmente en un diagrama QFL, pero permite a los geólogos interpretar visualmente los diferentes tipos de lugares de donde pueden originarse las areniscas.
- Un diagrama de etapas de madurez textural muestra las diferencias entre areniscas inmaduras, submaduras, maduras y supermaduras. A medida que la arenisca madura, los granos se vuelven más redondeados y hay menos arcilla en la matriz de la roca. [ 1 ]
Esquema de clasificación de Dott

El esquema de clasificación de areniscas de Dott (1964) es uno de los muchos esquemas utilizados por los geólogos para clasificar areniscas. El esquema de Dott es una modificación de la clasificación de areniscas silicatadas de Gilbert, e incorpora los conceptos de madurez textural y composicional duales de RL Folk en un solo sistema de clasificación. [ 25 ] La filosofía detrás de la combinación de los esquemas de Gilbert y RL Folk es que permite "representar mejor la naturaleza continua de la variación textural desde la lutita hasta la arenita y desde la composición de grano estable hasta la inestable". [ 25 ] El esquema de clasificación de Dott se basa en la mineralogía de los granos de la estructura y en el tipo de matriz presente entre los granos de la estructura.
En este esquema de clasificación específico, Dott ha establecido el límite entre arenita y wackes en un 15 % de matriz. Además, Dott también divide los diferentes tipos de granos de la estructura que pueden estar presentes en una arenisca en tres categorías principales: cuarzo, feldespato y granos líticos. [ 1 ]
- Las arenitas son tipos de arenisca que tienen menos del 15% de matriz arcillosa entre los granos de la estructura.
- Las arenitas de cuarzo son areniscas que contienen más del 90 % de granos silíceos. Los granos pueden incluir fragmentos de roca de cuarzo o sílex . [ 1 ] Las arenitas de cuarzo son areniscas texturalmente maduras a supermaduras. Estas arenas de cuarzo puro resultan de una meteorización extensa que ocurrió antes y durante el transporte. Esta meteorización eliminó todo excepto los granos de cuarzo, el mineral más estable . Suelen estar asociadas con rocas que se depositan en un ambiente cratónico estable, como playas eólicas o ambientes de plataforma. [ 1 ] Las arenitas de cuarzo emanan del reciclaje múltiple de granos de cuarzo, generalmente como rocas fuente sedimentarias y, con menos frecuencia, como depósitos de primer ciclo derivados de rocas ígneas o metamórficas primarias . [ 1 ]
- Las arenitas feldespáticas son areniscas que contienen menos del 90 % de cuarzo y más feldespato que fragmentos líticos inestables, y minerales accesorios menores. [ 1 ] Las areniscas feldespáticas suelen ser inmaduras o submaduras. [ 1 ] Estas areniscas se presentan asociadas a entornos cratónicos o de plataforma estable. [ 1 ] Las areniscas feldespáticas se derivan de rocas cristalinas primarias de tipo granítico. [ 1 ] Si la arenisca es predominantemente plagioclasa, entonces es de origen ígneo. [ 1 ]
- Las arenitas líticas se caracterizan por un contenido generalmente alto de fragmentos líticos inestables. Ejemplos incluyen clastos volcánicos y metamórficos, aunque los clastos estables como el sílex son comunes en las arenitas líticas. [ 1 ] Este tipo de roca contiene menos del 90% de granos de cuarzo y más fragmentos de roca inestables que los feldespatos. [ 1 ] Suelen ser texturalmente inmaduras a submaduras. [ 1 ] Están asociadas con conglomerados fluviales y otros depósitos fluviales, o en conglomerados marinos de aguas más profundas. [ 1 ] Se forman bajo condiciones que producen grandes volúmenes de material inestable, derivado de rocas de grano fino, principalmente lutitas , rocas volcánicas y rocas metamórficas . [ 1 ]
- Las wackes son areniscas que contienen más del 15% de matriz arcillosa entre los granos de la estructura.
- Las areniscas de arcosa tienen más del 25 por ciento de feldespato . [ 6 ] Los granos tienden a ser poco redondeados y menos clasificados que los de las areniscas de cuarzo puro. Estas areniscas ricas en feldespato provienen de terrenos graníticos y metamórficos de rápida erosión donde la meteorización química es secundaria a la meteorización física .
- Las areniscas de grauvaca son una mezcla heterogénea de fragmentos líticos y granos angulares de cuarzo y feldespato, rodeados por una matriz de arcilla de grano fino . Gran parte de esta matriz está formada por fragmentos relativamente blandos, como esquisto y algunas rocas volcánicas, que se alteran químicamente y se compactan físicamente tras el enterramiento profundo de la formación de arenisca.
Cuarcita
Cuando la arenisca se somete al intenso calor y presión asociados al metamorfismo regional , los granos individuales de cuarzo se recristalizan, junto con el material cementante original, para formar la roca metamórfica llamada cuarcita . La mayor parte o la totalidad de la textura y las estructuras sedimentarias originales de la arenisca se borran durante el metamorfismo. [ 4 ] Los granos están tan estrechamente entrelazados que, al romperse la roca, se fracturan a través de ellos formando una fractura irregular o concoidea. [ 26 ]
En 1941, los geólogos reconocieron que algunas rocas presentan las características macroscópicas de la cuarcita, a pesar de no haber sufrido metamorfismo a alta presión y temperatura. Estas rocas solo han estado sometidas a temperaturas y presiones mucho más bajas asociadas con la diagénesis de las rocas sedimentarias, pero la diagénesis ha cementado la roca de forma tan completa que es necesario un examen microscópico para distinguirla de la cuarcita metamórfica. El término ortocuarcita se utiliza para distinguir dicha roca sedimentaria de la metacuarcita producida por metamorfismo. Por extensión, el término ortocuarcita se ha aplicado ocasionalmente de forma más general a cualquier arenita de cuarzo cementada con cuarzo . La ortocuarcita (en sentido estricto) suele tener un 99 % de SiO₂ con cantidades muy pequeñas de óxido de hierro y minerales resistentes traza como circón , rutilo y magnetita . Aunque normalmente hay pocos fósiles presentes, se conservan la textura original y las estructuras sedimentarias . [ 27 ] [ 28 ]
La distinción típica entre una ortocuarcita verdadera y una arenisca de cuarzo ordinaria es que la ortocuarcita está tan cementada que se fractura a través de los granos, no alrededor de ellos. [ 29 ] Esta es una distinción que se puede reconocer en el campo . A su vez, la distinción entre una ortocuarcita y una metacuarcita es el inicio de la recristalización de los granos existentes. La línea divisoria puede ubicarse en el punto donde los granos de cuarzo deformados comienzan a ser reemplazados por nuevos granos de cuarzo pequeños y no deformados, produciendo una textura de mortero que se puede identificar en secciones delgadas bajo un microscopio de polarización. Con un grado creciente de metamorfismo, una mayor recristalización produce una textura de espuma , caracterizada por granos poligonales que se encuentran en uniones triples, y luego una textura porfiroblástica , caracterizada por granos gruesos e irregulares, incluyendo algunos granos más grandes ( porfiroblastos ). [ 26 ]
Usos




La arenisca se ha utilizado desde tiempos prehistóricos para la construcción, [ 30 ] [ 31 ] obras de arte decorativas [ 32 ] y herramientas. [ 33 ] Se ha empleado ampliamente en todo el mundo en la construcción de templos, [ 34 ] iglesias, [ 34 ] casas y otros edificios, y en ingeniería civil . [ 35 ]
Aunque su resistencia a la intemperie varía, la arenisca es fácil de trabajar. Esto la convierte en un material común de construcción y pavimentación , incluso en hormigón asfáltico . Sin embargo, algunos tipos que se han utilizado en el pasado, como la arenisca de Collyhurst utilizada en el noroeste de Inglaterra , han tenido poca resistencia a la intemperie a largo plazo, lo que requiere reparación y reemplazo en edificios antiguos. [ 36 ] Debido a la dureza de los granos individuales, la uniformidad del tamaño del grano y la friabilidad de su estructura, algunos tipos de arenisca son excelentes materiales para hacer piedras de afilar , para afilar cuchillas y otros implementos. [ 37 ] La arenisca no friable se puede utilizar para hacer piedras de afilar para moler grano, por ejemplo, arenisca de grano grueso .
Un tipo de arenisca de cuarzo puro, la ortocuarcita, con más del 90-95 por ciento de cuarzo, [ 38 ] ha sido propuesta para su nominación al Recurso Pétreo del Patrimonio Mundial . [ 39 ] En algunas regiones de Argentina, la fachada de piedra ortocuarcita es una de las características principales de los bungalows de estilo Mar del Plata . [ 39 ]
Véase también
- Piedra de dimensiones específicas : piedra natural que ha sido acabada en tamaños y formas específicas.
- Lista de areniscas
- Kurkar – Nombre regional de una calcreta de cuarzo eólica en la costa levantina.
- Cuenca sedimentaria : regiones de subsidencia a largo plazo que crean espacio para el relleno por sedimentos.
- Arenisca de Sídney : arenisca de cuarzo de grano medio a grueso con pequeñas inclusiones de lutita y laminitas.
- Yorkstone – Variedad de arenisca de Yorkshire, Inglaterra
- Mármol de Thorigny
Notas
- 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 Boggs, Sam (2006). Principios de sedimentología y estratigrafía (4.ª ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. págs. 119–135 . ISBN 0131547283.
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- 1 2 Cravero, Fernanda; et al. (8 de julio de 2014). " 'Piedra Mar del Plata': Una ortocuarcita argentina digna de ser considerada como un 'Recurso Pétreo del Patrimonio Mundial'." (PDF) . Sociedad Geológica, Londres. Archivado del original (PDF) el 9 de abril de 2015 . Recuperado el 3 de abril de 2015 .
Bibliografía
- Folk, RL, 1965, Petrología de rocas sedimentarias (versión PDF ). Austin: Hemphill's Bookstore. 2.ª ed., 1981, ISBN. 0-914696-14-9.
- Pettijohn FJ , P.E. Potter y R. Siever, 1987, Arena y arenisca , 2.ª ed. Springer-Verlag. ISBN 0-387-96350-2.
- Scholle, PA, 1978, Guía ilustrada a color de los componentes, texturas, cementos y porosidades de areniscas y rocas asociadas , Memoria n.º 28 de la Asociación Americana de Geólogos del Petróleo. ISBN 0-89181-304-7.
- Scholle, PA y D. Spearing, 1982, Ambientes deposicionales de arenisca: sedimentos terrígenos clásticos , American Association of Petroleum Geologists Memoir n.º 31. ISBN 0-89181-307-1.
- Anuario de minerales del USGS: Piedra, Dimension Archivado el 10 de agosto de 2007 en Wayback Machine , Thomas P. Dolley, Departamento del Interior de los Estados Unidos, 2005 (formato: PDF).
Lecturas adicionales
- Webb, Jonathan. Formas de arenisca 'forjadas por la gravedad' (julio de 2014), BBC News
- Arenisca
- minerales industriales
- Piedra de construcción