Lutita

La lutita es un lodo litificado, una roca sedimentaria compuesta principalmente de granos del tamaño de arcilla y limo. Hay varias formas de definir el esquisto. Algunas definiciones son bastante limitadas. El Glosario de Geología publicado por el Instituto Geológico Estadounidense define a la lutita como una roca laminada endurecida con > 67% de minerales del tamaño de arcilla1. Esta definición discrimina claramente entre pizarra y lutita. Esta última es una roca similar pero sin laminación notable. También separa la lutita de la limolita, que es una lutita en la que el limo predomina sobre la arcilla.

La lutita es una roca sedimentaria de grano fino que típicamente muestra una fina laminación. Finnmark, Noruega. Ancho de la muestra 9 cm.

A veces, sin embargo, estas rocas se tratan como una gran familia de rocas emparentadas y extremadamente extendidas que se denominan colectivamente esquisto, lutolita o lutita. Estas rocas son definitivamente las rocas sedimentarias más comunes en la corteza. Se ha estimado que más de la mitad2 de todas las rocas sedimentarias son varios tipos de lutitas. Les siguen las rocas carbonatadas y las areniscas.

La lutita es una roca de importancia económica. Puede extraerse como combustible fósil (esquisto bituminoso), pero lo que es más importante, es una roca fuente de petróleo crudo y gas natural. La lutita es también la roca de la que extraemos hidrocarburos mediante el uso de fracturación hidráulica (fracking).

La lutita como roca sedimentaria típica es claramente estratificado y puede ser doblado por un evento orogénico posterior. Afloramiento de esquisto del norte de Noruega. Martillo para escala.

Barro que cubre el cauce seco de un río en La Palma, Islas Canarias. El ingrediente principal de la pizarra es la arcilla que se encuentra aquí en el camino desde la roca desintegrada más alta en las montañas hasta el mar, donde finalmente se depositará. Los ríos hacen el trabajo difícil de llevar todo el lodo al océano.

Un afloramiento de esquisto en Escocia. Martillo para escalar.

Guijarros de pizarra en la costa de Estonia. El esquisto es relativamente fácil de identificar. Tiende a producir guijarros planos con una superficie opaca de color oscuro.

Una breve descripción de los nombres de las rocas que se utilizan para describir las lutitas o rocas derivadas de ellas:

Muddy rock	Descripción
Shale	Una roca laminada y compactada. La arcilla debe dominar el limo.
Claystone	Como la pizarra, pero carece de su fina laminación o fisibilidad. La arcilla debe predominar sobre el limo.
Roca de arcilla	Un sinónimo de piedra de arcilla.
Argillita	Un tipo de roca bastante débilmente definido. Es una roca compacta e endurecida enterrada más profundamente que la mayoría de las rocas de barro y puede considerarse una piedra de barro débilmente metamorfoseada. La argilita carece de la división pizarrosa y no está laminada tan bien como la lutita típica.
Mudstone	Un lodo endurecido que carece de la característica de laminación fina de las lutitas. La piedra de barro tiene proporciones aproximadamente iguales de arcilla y limo. «Mudstone» se puede tratar como un término general que incluye todas las variedades de rocas que se componen principalmente de lodo compactado.
Limolita	Un mudstone en el que el limo predomina sobre la arcilla.
Mudrock	Un sinónimo de mudstone.
Lutite	Un sinónimo de lutita, aunque rara vez se usa de forma independiente. Por lo general, en combinación con algún modificador (la calcilutita es una piedra caliza de grano muy fino).
Pelita	Otro sinónimo de lutita. Puede usarse para describir sedimentos de grano fino no consolidados. También se usa para describir carbonatos de grano fino como lutita.
Marl	Un lodo calcáreo. Es una mezcla de arcilla, limo y granos de carbonato en varias proporciones. Puede estar consolidado, pero en este caso a menudo se le llama marga.
Sarl	Similar a la marga pero contiene granos biogénicos silíceos en lugar de lodo carbonatado.
Smarl	Una mezcla tura de sarl y smarl.
pizarra negra	pizarra negra carbonácea que debe su color a la materia orgánica (> 5%). Es rico en minerales de sulfuro y contiene concentraciones elevadas de varios metales (V, U, Ni, Cu).
Esquisto bituminoso	Una variedad de esquisto rico en materia orgánica. Producirá hidrocarburos en la destilación.
Esquisto de alumbre	Similar al esquisto negro, pero la pirita se ha descompuesto parcialmente formando ácido sulfúrico que reacciona con los minerales constituyentes del roca para formar alumbre (sulfato de potasio-aluminio hidratado). Es rico en varios metales al igual que la pizarra negra y se ha extraído como fuente de uranio.
Olistostrome	Una masa caótica de lodo y clastos más grandes se formó bajo el agua como un deslizamiento de tierra impulsado por la gravedad.Carece de lecho.
Turbidita	Un sedimento o una roca depositada por una corriente de turbidez. Estos depósitos se forman bajo el agua como una mezcla de arcilla, limo y agua que se deslizan por el talud continental (en la mayoría de los casos). La turbidita a menudo se compone de capas limosas y arcillosas alternas.
Flysch	Un término antiguo hoy en día reemplazado en gran parte por turbidita.
Diamictita	Término puramente descriptivo utilizado para describir cualquier roca sedimentaria que contenga clastos más grandes en una matriz de grano fino. La diamictita puede formarse de muchas formas, pero parece ser una labranza glacial litificada en la mayoría de los casos.
Tillita	Una litificada pobremente clasificada ( clastos más grandes en una matriz fangosa) sedimento depositado por un glaciar. Tillita es una labranza litificada.
Pizarra	Una roca metamórfica de grano fino que se puede dividir en láminas delgadas (tiene una división pizarrosa). La pizarra en la gran mayoría de los casos es una lutita / lutita metamorfoseada.
Metapelita	Cualquier lutita metamorfoseada. La pizarra, filita y varios esquistos son metapelitas comunes.
Filita	Una roca metamórfica de mayor grado que la pizarra y menor que el esquisto. Tiene un brillo característico en las superficies de división que le dan la mica platy y / o los cristales de grafito.

Las piedras de fango ricas en limo más grueso tienden a ser de color más claro y no muestran una laminación fina típica de la lutita adecuada. Esta limolita del Pirineo español forma parte de una turbidita. Ancho de muestra 12 cm.

La diamictita es una roca mal clasificada con una matriz fangosa. Esta diamictita del norte de Noruega es de origen glaciogénico (tillita) de la glaciación de Varangian. Anchura de la muestra 12 cm.

La turbidita es una unidad de roca sedimentaria que contiene muchos pares de limolitas-lutolitas depositados en el lecho marino durante el mismo episodio de avalancha subacuática de lodo impulsada por la gravedad. La secuencia de turbidez se compone típicamente de muchas capas alternas de sil y arcilla. El limo se asienta antes que la arcilla, por lo que hay al menos dos capas distintivas depositadas durante el mismo evento. Las muestras proceden de un único afloramiento en España, pero allí no estaban juntas. El ancho de las muestras es de aproximadamente 20 cm.

Un afloramiento de esquisto (turbidita) en Loughshinny, Irlanda.

Composición

La lutita está tan extendida porque sus principales componentes (minerales arcillosos) son muy comunes en la superficie. Estos minerales se forman como resultado de la meteorización química: la desintegración de las rocas en condiciones húmedas / húmedas. Los minerales que producen arcilla son varios silicatos que predominan en las rocas ígneas y metamórficas. Los minerales arcillosos más importantes son la caolinita, la esmectita (montmorillonita) y la ilita. Los dos primeros son comunes en lutitas más jóvenes. La illita tiende a dominar en las lutitas más antiguas (paleozoicas) porque el entierro conduce al proceso de ilitización que convierte la esmectita en illita.

El barro es una mezcla de agua, arcilla y limo (arena). Por lo tanto, las lutitas también contienen varias cantidades de limo (tamaño de grano de 2 a 63 micrómetros) y arena además de minerales arcillosos. Si predomina el limo, la roca se suele llamar limolita. El limo está compuesto principalmente de cuarzo mineral, pero también puede contener minerales del grupo feldespato y otros formadores de rocas, incluidos minerales pesados.

Los componentes importantes de las lutitas pueden ser carbonatos o granos silíceos. Ambos suelen ser de origen biogénico. Los sedimentos fangosos que contienen muchos de estos componentes se denominan marga y sarl, respectivamente (marga, sarl piedra si se litifica).

La pirita es un mineral común en lutitas que se formaron en condiciones reductoras. Tenga en cuenta el color verdoso que también es una indicación de que el oxígeno libre no estaba disponible durante la diagénesis. Elba, Italia. Ancho de muestra 22 cm. TUG 1608-6763.

Esquisto negro que contiene cubos euédricos de pirita y vetas de cuarzo. Ancho de muestra 8 cm. TUG 1608-2799.

Esquisto con vetas de calcita blanca. Estas vetas son posdepositivas (se forman en la roca más tarde). Loughshinny, Irlanda. Ancho de muestra 10 cm.

Materia orgánica

Un componente muy importante de muchas lutitas es el material carbonoso. Se trata de materia orgánica que generalmente se encuentra en las rocas como kerógeno (una mezcla de compuestos orgánicos con alto peso molecular). Aunque el kerógeno no forma más del 1% de todas las lutitas, la gran mayoría del kerógeno se encuentra en las lutitas. Las lutitas ricas en materia orgánica (> 5%) se conocen como lutitas negras. La materia orgánica da color negro a estas rocas. La materia orgánica debe ser descompuesta en condiciones normales por las bacterias, pero la alta productividad, la rápida deposición y entierro o la falta de oxígeno pueden preservarla.La pirita es un mineral de sulfuro común en las lutitas negras. La materia orgánica y la pirita se encuentran juntas en la misma roca porque ambas necesitan condiciones libres de oxígeno para su formación.

Algunas lutitas que son especialmente ricas en materia orgánica se conocen como lutitas bituminosas. Producen hidrocarburos por destilación. La lutita bituminosa se puede usar como combustible fósil, aunque es un combustible relativamente «sucio» porque generalmente contiene muchos minerales no deseados (que no se queman) y debido a la pirita antes mencionada que causa daño ambiental después de descomponerse en ácido sulfúrico en la superficie.

La pizarra negra es una variedad de pizarra que contiene gran cantidad de materia orgánica que le da un color negro. Estas rocas son ricas en pirita y varios metales. como vanadio, uranio, etc. Se han extraído en el pasado como fuente de uranio. Esquisto negro en Estonia.

Un afloramiento de lutita negra en Estonia.

Formación de lutita

Los minerales arcillosos que se formaron por la desintegración de minerales de silicato generalmente son arrastrados de su lugar de formación por un agua corriente. cuando la turbulencia del fluido causada por corrientes y olas ya no puede contrarrestar la fuerza de la gravedad. Los minerales de arcilla son lo suficientemente pequeños para ser transportados en t la suspensión durante mucho tiempo. Se asentarán después de formar agregados más grandes, ya sea por floculación o por actividad biológica (organismos que se alimentan por filtración y excretan gránulos fecales que contienen lodo).

La mayoría de los minerales arcillosos finalmente llegan al océano donde finalmente se encuentran depositado en la plataforma y talud continental. Estos sedimentos ricos en agua en la suave pendiente continental son gravitacionalmente inestables. Algunos mecanismos desencadenantes, como un terremoto, un tsunami o simplemente el peso de los sedimentos superpuestos, pueden desencadenar enormes y rápidas corrientes de densidad cargadas de sedimentos que descienden por la pendiente. Estos flujos se conocen como corrientes de turbidez y el sedimento así formado como turbidita. La turbidita a menudo se compone de capas alternas ricas en arcilla y limo que se forman porque el limo tiende a asentarse más rápidamente y antes que la arcilla, mientras que las capas ricas en arcilla se forman después de eso y son más gruesas en las partes más distales de la secuencia de turbidita. Muchas de estas capas pueden seguirse unas a otras, formando una gruesa unidad sedimentaria marina.

La lutita depositada contiene agregados de arcilla desorientados que crean una gran cantidad de espacio poroso que se llena de agua. A medida que se acumulan más sedimentos, el peso de los sedimentos superpuestos provoca la compactación: los agregados de arcilla toman la orientación preferida perpendicular a la dirección de la tensión, el espacio poroso se reduce y el agua sale de las rocas. A medida que aumentan la temperatura y la presión, comenzarán los cambios en la mineralogía. Sin embargo, esto no es metamorfismo. Estos cambios tienen lugar a profundidades relativamente poco profundas y temperaturas moderadas y el proceso se llama diagénesis. Por supuesto, no existe un límite definido entre la diagénesis y el metamorfismo. En muchos casos, puede ser casi imposible decir con certeza si la roca particulada todavía es sedimentaria o ya es metamórfica. Las rocas pelíticas en la muestra de la mano generalmente se consideran metamórficas cuando muestran una división pizarrosa clara y tienen una superficie más reflectante debido a las escamas de mica más grandes que crecen a expensas de los antiguos minerales de arcilla.

Turbidita muy plegada en Loughshinny, Irlanda.

El color verde indica condiciones de formación reducidas. Finnmark, Noruega. Ancho de muestra 19 cm.

Las marcas de la suela son características comunes (moldes) en las superficies inferiores de las capas de lutita. Se pueden usar para mostrar el camino hacia arriba y las direcciones de la paleocorriente.

Afloramiento de lutitas plegadas. Finnmark, Noruega.

Diagénesis e hidrocarburos

El proceso de ilitización (la esmectita se transforma en illita) es un cambio importante que se produce en las lutitas durante la diagénesis. La illitización consume potasio (proporcionado generalmente por el feldespato K detrítico) y libera hierro, magnesio y calcio, que pueden ser utilizados por otros minerales formadores como la clorita y la calcita. El rango de temperatura de iluminación es de aproximadamente 50-100 ° C3. El contenido de caolinita también disminuye al aumentar la profundidad del entierro. La caolinita se forma en climas cálidos y húmedos. El clima templado más seco tiende a favorecer la esmectita. La razón es que muchas precipitaciones eliminan los iones solubles de la roca, mientras que el clima más seco no logra esta tarea con tanta eficacia. La caolinita se favorece en climas húmedos porque contiene solo aluminio además de sílice y agua. El aluminio es muy residual, mientras que los componentes de la esmectita (magnesio y calcio, además de aluminio y hierro) se eliminan con mayor facilidad.

Otro proceso importante y económicamente muy importante que tiene lugar durante la diagénesis (a veces esta etapa se denomina catagénesis) es la maduración del kerógeno en hidrocarburos. El kerógeno es una sustancia cerosa atrapada en la roca, pero madurará y se convertirá en hidrocarburos más ligeros que podrán salir de la lutita y migrar hacia arriba. Este proceso puede tener lugar a temperaturas entre 50 y 150 ° C4 (ventana de aceite). Esto corresponde generalmente a 2-4 kilómetros de profundidad de entierro. Los hidrocarburos más ligeros liberados durante los procesos (conocidos como craqueo catalítico y térmico) ahora pueden migrar hacia arriba. Pueden formar reservorios explotables de petróleo y gas si los detiene algún tipo de trampa estructural que puede ser un anticlinal o un límite de falla. La capa de roca que detiene el movimiento ascendente es en muchos casos otra capa de lutita porque la lutita compactada es una barrera resistente para los líquidos y el gas. La lutita también puede formar un acuicludo entre capas que contienen agua por la misma razón: no permite que el agua fluya fácilmente a través de la roca (tiene baja permeabilidad).

Esta es también la razón por la que algunos los hidrocarburos no pueden migrar fuera de las rocas generadoras. Este recurso todavía está disponible para nosotros, al menos en parte, si perforamos agujeros e inyectamos agua a presión en la roca, lo que provocará su fractura. Este método se conoce como fracturación hidráulica (fracking). Las grietas formadas se mantendrán abiertas por los granos de arena inyectados con el agua y los hidrocarburos atrapados en las rocas serán recuperables. En realidad, la fractura es un proceso común en la corteza. Las vetas y diques minerales son grietas en la corteza abiertas y selladas por un líquido o magma altamente presurizado.

Una pizarra bituminosa (variedad kukersita) de Estonia sigue utilizándose como combustible fósil y materia prima para la industria del petróleo de esquisto. La roca es muy rica en fósiles (briozoos, trilobites, braquiópodos). La kukersita está laminada débilmente.

Esquisto rico en kerógeno de Rusia. Ancho de muestra 10 cm.

Imágenes de rocas relacionadas

Estas son losas de pizarra. Aunque la lutita también demuestra fisibilidad, no se rompe en láminas tan delgadas de roca dura y su apariencia es claramente más opaca.

Esta es una piedra caliza fangosa en la que se alternan capas ricas en carbonato de color claro con capas siliciclásticas (fangosas). Biri, Oppland, Noruega. Ancho de la muestra de 9 cm.

La piedra arenisca tampoco necesita ser cuarzo puro. A menudo contiene cantidades apreciables de arcilla que pueden convertirse en mica y clorita durante la diagénesis asociada con el entierro. Ancho de muestra 18 cm.

Una roca sedimentaria siliciclástica metamorfoseada ahora compuesta de arenisca metamorfoseada (cuarcita) con una capa de barro metamorfoseado (pizarra) .

La metapelita es una roca metamórfica que tiene un protolito de lutita. El esquisto de estaurolita es una metapelita. Hay un porfiroblastos de estaurolita maclados cruzados en primer plano. Tohmajärvi, Finlandia. Ancho de muestra 19 cm.

La pizarra es una pizarra metamorfoseada. Tiene una hendidura pizarrosa (tendencia a romperse en finas láminas de rocas).

El esquisto de mica es una metapelita, un sedimento rico en arcilla metamorfoseada Roca. Los cristales rojos son porfiroblastos de granate almandina. Narvik, Noruega. Ancho de la muestra 14 cm.

Una roca de barro metamorfoseada que claramente contiene material rico en arcilla y cuarzo. Ancho de muestra 14 cm.