Dolomitizacion
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(VIII) Dolomias
-Origen
-Dolomitización, modelos y mecanismos de dolomitización
-Desdolomitización
Origen
La dolomitizacion es el producto de reemplazamiento por un proceso fisico-
quimico, en donde el mineral de dolomita [Ca, Mg, (CO3)2] reemplaza a los
cristales de calcita (Ca CO3) al haber una sobre-saturacion de iones de
magnesio.
El termino dolomita es usado para designar al mineral y el de dolomia para la roca
carbonatada compuesta de mas del 50% de ese mineral (Davies, 1979), el de
"dolostone" ha sido introducido en la literatura geologica paralelo al de "limestone".
Sin embargo el termino no ha sido aceptado universalmente.
El problema de el origen de las dolomias fue inicialmente estudiado en 1791,
cuando el frances naturista Déodat de Dolomieu fue el primero en describir a
las dolomias
Dolomitización
Folk (1959) menciona que el proceso de dolomitizacion se origina por
reemplazamiento de sedimentos calcáreos aun no consolidados y a poca
profundidad.
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Cosiderando como "reeplazamiento" al proceso de sustitucion de un mineral por
otro de composición completamente diferente molecula a molecula, el mismo autor
menciona que la dolomitización se produce generalmente en aguas calientes,
someras y muy salinas y puede formar manchones irregulares de dolomia en las
zonas mas permeables.
Krumbein y sloss (1969) consideran que la dolomitización es un proceso de
reemplazamiento acompañado casi siempre de recristalización, donde una roca
pierde algunas de las estructuras y texturas originales. Por otra parte indican que
no es clara la evidencia de si la dolomitización ocurre durante el deposito de los
sedimentos o posterior a ello.
Modelos y mecanismos de dolomitizacion
Existe una variedad de modelos de dolomitizacion mayores (Morrow, 1988), que
han sido propuestos para explicar el origen de los tipos de dolomias, y que a
continuacion se mencionan (Fig. 11.3):
1. Modelo del reflujo
2. Modelo de sabkha
3. Modelo de mezclado de aguas
4. Modelo coorong
5. Modelo compactacion-sepultamiento
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Mecanismos de dolomitizacion
A) dolomias por solucion-canibalismo
B) presion-solucion
C) tectonismo
1. Modelo de laguna hipersalina y reflujo
En este modelo (Fig.11.3.1) el agua marina normal se evapora mientras pasa
en direccion a tierra a traves de una laguna hipersalina de plataforma. El
incremento resultante en la densidad de esas aguas en evaporacion provoca que
se infiltren hacia el sedimento infrayacente y se muevan hacia el mar por filtración
(es decir reflujo) a traves de las capas inclinadas hacia el mar (Fig. 63).
La reaccion de dolomitizacion probablemente ocurre despues de que una gran
cantidad de yeso (o anhidrita) se ha precipitado y la relacion Mg/Ca se aproxima a
9.0.
La fuente deMg2+ para que se origina la dolomitizacion es la misma agua de mar
evaporada.
2. Modelo de sabka
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Otro modelo para el desarrollo de dolomita penecontemporanea es el del
ambiente de sabkha (Fig.11.3.2) en donde las dolomias estan acompañadas
por minerales evaporiticos en ambientes de intermarea y supramarea
(Fig.64) que reemplazan a los sedimentos aragoniticos.
Los flujos de marea producidos por tormentas alcanzan la parte mas alejada hacia
tierra a lo largo de los canales.
La frecuencia del flujo hacia tierra decrece a traves del sabkha pero la relación
Mg/Ca de las aguas del flujo se incrementan uniformemente hacia tierra por medio
de precipitacion de yeso, de tal manera que la zona de formación optima de
dolomita es menos de 1 km de ancho siguiendo el limite entre la intermarea a
supramarea.
Las salmueras hipersalinas densas que contienen Mg2+ se infiltran hacia el mar a
traves del sedimento por reflujo. La dolomitización del sedimento infrayacente de
intermarea a supramarea ocurre a una profundidad de 2 a 3 m bajo la superficie
de sabkha.
3. Modelo de mezclado de aguas
En el modelo de mezclado de aguas (Fig.11.3.3) la dolomitizacion ocurre
dentro de la zona de mezcla de aguas subterranea dulce con agua de mar
freatica (Figs. 65 y 66)
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Los iones de Mg2+ para la dolomitizacioón son derivados principalmente del agua
de mar y el mecanismo de activación es la circulación continua de agua de mar
inducida por el flujo de agua subterranea dulce.
Land (in Morrow,1988) sugirió que muchas dolomias antiguas de plataforma que
carecen de evaporitas y son pobres en elementos traza (por ej. Na, Sr) e isotopos
pesados (O18, C13) pueden haberse formado por la interacción de agua marina
subterranea dulce.
4. Modelo Coorong
Trabajos recientes han establecido a la Laguna Coorong (en Australia) como
un modelo (Fig.11.3.4) para la dolomitización temprana en muchas
secuencias antiguas de microdolomias que no están asociadas con
evaporitas.
En este modelo se presenta una laguna y una serie de lagos efímeros que se
extienden 200 km paralelamente a la costa. En los lagos se forma un lodo
dolomítico muy fino (Yoghurt) bajo la influencia del agua subterránea continental o
en la zona de mezcla entre el agua de mar y la continental.
La fuente de los iones de Mg2+ no ha sido identificado con certeza; las dolomias
que se forman cerca de la costa pueden haber derivado su Mg2+ directamente del
agua de mar, pero las dolomias que se forman hacia el continente probablemente
utilizan el Mg2+ del agua subterranea; parte del cual puede haber derivado del
intemperismo de rocas volcanicas basicas.
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5. Modelo compactación-sepultamiento
La compactacion de los sedimentos de grano fino durante el sepultamiento
(Fig.11.3.5) involucran la expulsion progresiva del agua intersticial.
Comúnmente grandes masas de lutitas están subyacidas o bordeadas por gruesas
secuencias de carbonatos de plataforma. Una parte de esta agua expulsada por
compactacion rica en Mg2+ puede pasar a través de las calizas adyacentes y
causar la dolomitización.
El Mg2+ requerido para la dolomitización es derivado principalmente del agua
intersticial.
Los minerales de arcilla experimentan una secuencia de cambios mineralógicos
relacionados con la profundidad lo cual proporciona una fuente adicional de agua
intersticial y de una variedad de iones incluyendo Mg2+ soltado desde los
minerales de arcilla hacia los fluidos intersticiales.
A) dolomias por solución-canibalismo
La solución-canibalismo se refiere a la derivacion de Mg2+ para la
dolomitización a partir de la disolución de calcita magensiana y
reprecipitación de calcita baja en magnesio.
B) dolomias por presión-solución
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Recientemente el fenomeno de presión-solución a lo largo de capas de
solución y de estilolitos ha sido citado como una causa mayor de
dolomitización.
La fuente de los iones de Mg2+ en la dolomitización por presión-solución es por
solución canibalismo a partir de la disolución de calcita magnesiana.
C) dolomias tectonicas
Muchas dolomias han sido designadas como tectonicas en estudios
antiguos, particularmente en los casos en donde esas dolomias estan
asociadas a fallamientos
Desdolomitizacion
Proceso diagenético de desdolomitización
Von Morlot, 1847 (in:Frank, 1981) fué el primero en reportar el
reemplazamiento de dolomita por calcita (Figs. 10.3 y 11.12), considerando
que la desdolomitización es producida por la reacción de una solución de
sulfato de calcio y dolomita como se representa en la siguiente reacción:
CaSO4 + CaMg (CO3)2 ---- 2 CaCO3 + MgSO4
Sin embargo, existen varias teorías sobre el origen de este proceso, donde
algunos autores atribuyen esto al fenómeno epigenético y otros como fenómeno
diagenético (in: Magaritz y Uri Kafri, 1981); por lo que mencionaremos los criterios
de algunos autores sobre el origen del proceso de desdolomitización.
Tatarskiy, 1949 (in: Chilingar, 1956) afirma con base en evidencias de campo que
la intercalación de yeso con dolomías no ayuda al proceso de desdolomitización.
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Asimismo, Yanat'eva, 1955 (in:Chilingar, 1956) encontró que a temperatura normal y presión parcial de CO2 igual a 1 atm, el yeso prácticamente no afecta la
solubilidad de la dolomita y actúa como un componente inactivo.
Faust, 1949 (in: Fairbridge, 1983) considera que soluciones hidrotermales pueden
también jugar un papel en la desdolomitización.
Lucia, 1961; menciona que varios trabajos en la literatura rusa describen rocas
llamadas "desdolomías" en las cuales se cree que la calcita ha reemplazado a la
dolomita bajo condiciones sin metamorfismo, y que la desdolomitización de la
formación tansil del pérmico está relacionada con la lixiviación de la anhidrita (o
yeso).
Shearman et al., 1961 y Evamy, 1963 (in: Frank, 1981) y Goldberger, 1967;
consideran que el proceso de desdolomitización es originado por la reacción de
una solución de sulfato de calcio y dolomita como fue propuesto por Von Morlot,
1847 (in: frank, 1981).
Evamy, 1963; sugiere que el reemplazamiento de la dolomita por la calcita en las
calcarenitas y calcitas arrecifales del bajociano de ambleon en bas-bugey, francia,
se debió a la liberación de los iones de sulfato durante la oxidación de la pirita en
las calizas descritas proponiendo que estos iones de sulfato al entrar en
combinación con sulfato de calcio y sulfato ferroso originan la desdolomitización.
Braddock y Bowles, 1963 y Folkman 1969 (in: Munn y Jackson, 1980) sugirieron
que el proceso de desdolomitización puede ocurrir por la introducción de exceso
de iones de calcio y sulfato originado de la anhidrita y del yeso.
Schmit, 1965; menciona que el proceso de desdolomitización que se originó en
las dolomías del jurásico superior en el campo molbergen no de alemania, se
debió a que el área estuvo expuesta a condiciones de agua meteórica.
De Groot's, 1967 (in: Munn y Jackson, 1980) en trabajos experimentales sugirió
que el proceso requiere soluciones con una alta relación de ca/mg, flujo rápido de
soluciones y temperaturas y presiones bajas (50°c y 0.5 atm) respectivamente,
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estas condiciones indican un proceso cerca de la superficie, asociado con
intemperismo subaéreo, y por lo tanto lo relaciona con discordancias.
Katz, 1968, 1971; menciona tres diferentes mecanismos para explicar el proceso
de desdolomitización:
1) la desdolomitización es un rasgo superficial y parte del intemperismo
químico
2) reacción de la dolomita con soluciones que contienen sulfato
3) la desdolomitización es un proceso diagenético relacionado por cambios
físico-químicos en la capa y sistema de agua intersticial.
Folkman, 1969; al estudiar las dolomías yagur del albiano-cenomaniano al n de
israel, encontró el proceso de desdolomitización asociado a una discordancia,
sugiriendo que el mecanismo de la desdolomitización fue similar al propuesto por
evamy (1962) de la oxidación de la pirita ya que la toba contiene altas
concentraciones de ésta.
Braun y Friedman, 1970; Chafetz, 1972 (in: frank, 1981) sugieren que la
desdolomitización es un fenómeno diagenético cerca de la superficie relacionado
con "intemperismo" y que la presencia de este proceso en subsuelo puede indicar
la presencia de una discordancia.
Katz, 1971 (in: Frank, 1981) similarmente, sugiere que la hematita diseminada
dentro de los núcleos y zonas de calcita en "desdolomías" es el producto de
oxidación resultado de una dolomita ferrosa precursora.
Blatt et al., 1972; sugieren que la desdolomitización comúnmente ocurre en
asociación con yeso o pirita oxidada, y que se origina en condiciones muy
cercanas a la superficie; además el agua meteórica en afloramientos de yeso
genera una solución con una relación muy alta de ca/mg.
Aguayo, 1978; relacionó el proceso de desdolomitización ocurrido en las facies de
dolomías con evaporitas de la formación novillo en el campo anáhuac, con la
disolución de las evaporitas durante el influjo de agua dulce. Según el autor estas
soluciones de agua dulce o salobre se saturaron de sulfatos y carbonatos y
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reemplazaron heterogéneamente por calcita a los cristales de dolomita
previamente formados.
Frank, 1981; menciona que dos mecanismos han sido propuestos para el proceso
de desdolomitización:
1) la reacción de dolomita con una solución de sulfato de calcio.
2) la alteración de dolomita ferrosa por oxigenación de agua meteórica
Fairbridge, 1983; sugiere que la desdolomitización es generalmente un
reemplazamiento metasomático de calcita por dolomita, por tal motivo smit y swett
(in: fairbridge, 1983) utilizan el termino "calcitización".
Si hacemos un resumen de los mecanismos propuestos para el proceso de
desdolomitización tomando en consideración los criterios establecidos por
los autores anteriormente mencionados sobre el origen de este fenómeno
tenemos que puede deberse a:
1) la relación de la dolomita con soluciones de sulfato de calcio
(proceso diagenético temprano)
2) exposiciones subáereas en condiciones de agua meteórica y por lo
tanto asociada a las discordancias
3) debido a la oxidación de la pirita la cual libera iones de sulfato y que
al entrar en combinación con sulfato de calcio y sulfato ferroso originan la
desdolomitización y
4) oxidación de una dolomita ferrosa precursora por oxigenación de
agua meteórica.