Tesis doctoral de Marta Rejas Alejos
Resumen de la tesis: resumen de la tesis doctoral génesis de carbonatos autigénicos asociados a volcanes de fango del golfo de cádiz (sw españa): influencia de procesos bioquímicos y desestabilización de hidratos de gas. en los últimos años se ha incrementado el interés por el estudio de los volcanes de fango ya que se ha demostrado su frecuente relación con hidrocarburos situados en profundidad. El golfo de cádiz, en él que se han descubierto más de 30 volcanes de fango, es una de las zonas más importantes para el estudio de los volcanes de fango y de los procesos sedimentarios, biológicos y bioquímicos asociados a estas estructuras. Relacionados con la actividad de estos volcanes se ha observado la formación de carbonatos autigénicos asociados a la presencia de metano en el sedimento. en esta tesis doctoral se presentan los resultados obtenidos en el estudio de carbonatos (costras, brechas y concreciones) pertenecientes a tres zonas del golfo de cádiz: la zona de diasom, dónde se estudian concreciones de los montículos de fango ibérico, cornide y arcos, la zona del complejo de volcanes de fango hespérides (denominada en la presente tesis como bosta), y el escarpe pen duick, situado en el complejo de volcanes el arraiche. El estudio de estos carbonatos nos ha proporcionado información sobre el origen del metano, ya sea termogénico o biogénico del golfo de cádiz, y los procesos bioquímicos implicados en la formación de estos carbonatos. los objetivos generales definidos para esta tesis son: a) la caracterización de los procesos bioquímicos implicados en la génesis de los carbonatos; b) la identificación de los fluidos parentales de las costras, brechas y concreciones carbonatadas del golfo de cádiz, y c) la determinación del origen del metano asociado a la formación de estos carbonatos. Para poder alcanzar estos objetivos se definieron otros más concretos: a) el análisis de la morfología externa y estructuras internas de los carbonatos; b) la caracterización petrográfica, mineralógica y geoquímica de las muestras, c) la identificación de todos los productos diagenéticos (generaciones de cementos, porosidad), d) la datación de los carbonatos y de las generaciones de cementos diagenéticos con el objeto de establecer la secuencia paragenética, y e) la definición y caracterización de los estadios de precipitación observados en cada uno de los tipos de carbonato. las técnicas y procedimientos utilizados en esta tesis han sido difracción de rayos x, micromuestreo mediante microtaladro controlado por ordenador, análisis químico elemental (icp-oes/ms), petrografía convencional y catodoluminiscencia, microscopia electrónica de barrido (sem-eds), microscopia electrónica de transmisión (tem), técnicas de separación mineralógica de barita dispersa en carbonatos, análisis de la composición isotópica de 13c, 18o,34s en carbonatos y sulfatos y la datación mediante las series de desintegración del uranio (230th/234u). las concreciones carbonatadas de diasom presentan una amplia variedad en morfologías y tamaños, junto con una elevada presencia de trazas de bioturbación. Los principales minerales que forman las concreciones son: dolomita, dolomita ferruginosa y ankerita. Presentan valores de 13c que oscilan entre 48.3 y 10.9 ¿ v-pdb, indicando que los principales procesos implicados son la sulfato-reducción bacteriana (bsr), la oxidación de materia orgánica y la oxidación anaeróbica de metano (aom). En estas concreciones, el origen del metano sería principalmente termogénico, y solamente en algunas concreciones se puede deducir la influencia de metano de origen biogénico. El fluido principal implicado en la formación de estos carbonatos es el agua marina y fluidos con composición marina enriquecidos en 18o debido a la interacción roca-agua. También se ha observado a menor escala fluidos relacionados con la desestabilización de hidratos de gas. Se ha observado una anomalía térmica en la composición del fluido parental, mediante el estudio isotópico de algunas concreciones de dolomita, asociada a la circulación de metano o al aumento de conductividad térmica producido en torno a estructuras diapíricas situadas en profundidad. las brechas y costras carbonáticas de bosta (complejo de volcanes de fango hespérides) muestran morfologías bastante irregulares, tamaños muy variables y una elevada densidad de trazas de bioerosión en la superficie. Están formadas por calcita con alto contenido en magnesio, dolomita y como minerales accesorios aragonito, cuarzo (como componente terrígeno), barita y óxidos de hierro (procedentes de la oxidación de pirita). Los principales productos diagenéticos diferenciados en las costras carbonáticas de bosta son dos generaciones de cementos de calcita y tres generaciones de cementos de aragonito. En las brechas se han diferenciado tres generaciones de cementos de calcita y una generación de cemento de aragonito. Estas brechas y costras presentan valores de 13c que oscilan entre 38.6 y4.9 ¿ v-pdb asociados a procesos de precipitación de carbonato en equilibrio con el agua marina, procesos de sulfato-reducción bacteriana y oxidación anaeróbica de metano. En este caso el metano sería termogénico. La composición isotópica de los fluidos parentales varía entre +0.7 y +2.5 ¿ v-smow reflejando la influencia de fluidos con composición de agua marina, agua marina modificada por la interacción roca:agua y, más escasamente, fluidos asociados a la desestabilización de hidratos de gas (sobretodo en las brechas carbonatadas). Las costras carbonáticas presentan una edad máxima situada entre el límite plioceno-pleistoceno y su formación se produjo en cuatro estadios caracterizados por procesos y productos diagenéticos distintos. La edad máxima de las brechas corresponde al pleistoceno superior y se han definido cinco estadios durante la formación de las mismas. las costras carbonáticas de pen duick presentan morfologías y tamaños variables con una gran presencia de organismos incrustantes y estructuras de bioerosión. Los principales minerales que forman las costras son calcita con bajo contenido en magnesio y aragonito, y como minerales accesorios aparecen el cuarzo (terrígeno), dolomita y barita. Los principales productos diagenéticos identificados en estas muestras son cuatro generaciones de cementos de calcita, tres generaciones de cementos de aragonito, barita y óxidos de hierro. Por otro lado, la presencia de texturas peloidales y morfologías framboidales de los óxidos de hierro nos indica la influencia de una intensa actividad bacteriana durante la formación de las costras. La 13c varía entre 28.4 y +22.9 ¿ v-pdb, indicando que el principal proceso biogeoquímico fue la descomposición de la materia orgánica (fermentación), aunque también se han encontrado evidencias isotópicas de procesos de sulfato-reducción bacteriana y oxidación de la materia orgánica. Los valores tan positivos de 13c indican que el origen del co2 era biogénico asociado a la fermentación. Los valores de18o superiores a +1.5 ¿ v-smow indican que la desestabilización de hidratos de gas formados a partir de agua marina o a partir de fluidos más profundos son los principales fluidos parentales relacionados con la formación de las costras, aunque es de notar la influencia del agua marina normal en los estadios iniciales y finales de formación de las costras. La formación de las costras comenzó en el pleistoceno medio y se prolongó, posiblemente hasta el holoceno. las conclusiones obtenidas sobre la génesis de los carbonatos del golfo de cádiz son: -los principales minerales observados en los carbonatos del golfo de cádiz son calcita con bajo contenido en magnesio, calcita con alto contenido en magnesio, dolomita, dolomita ferruginosa, ankerita y como minerales accesorios óxidos de hierro (secundarios de pirita preexistente), barita y como componentes terrígenos cuarzo y feldespatos. – la actividad biológica de organismos bioturbadores y de organismos bioerosionadores es el principal factor de control tanto para la morfología externa (concreciones de diasom) como para la morfología o estructura interna (costras de bosta y costras de pen duick) de estos carbonatos. – se han observado como productos diagenéticos la formación de las concreciones carbonatadas de diasom, la generación de porosidad, las diferentes generaciones de cementos de calcita y aragonito, los óxidos de hierro y la barita. – se han definido dos escenarios diagenéticos : el escenario 1 o zona de sulfato-reducción, caracterizado por la presencia de sulfato disuelto y materia orgánica. En él, los principales procesos bioquímicos observados son: sulfato-reducción bacteriana, oxidación anaeróbica de metano y oxidación de materia orgánica. La mayoría de los carbonatos del golfo de cádiz se han formado dentro de este escenario. El segundo escenario o zona de metanogénesis se caracteriza por la presencia de metano y co2 residual del proceso de fermentación. -el origen del metano implicado en la mayoría de los carbonatos estudiados del golfo de cádiz tiene un origen termogénico y solamente en el caso de las costras de pen duick y en escasas concreciones del montículo de fango ibérico y cornide (zona diasom) se ha apreciado la influencia de metano biogénico. -los principales fluidos implicados son agua marina, agua marina modificada por la interacción de roca:agua y fluidos enriquecidos en 18o asociados a la desestabilización de hidratos de gas. -la formación de los carbonatos estudiados se produjo a profundidades varias. La mayoría de ellos se formaron cerca de la interfase agua-sedimento, excepto en el caso las costras carbonáticas de pen duick, que se formaron en la zona de metanogénesis, lejos del sulfato marino y bajo la influencia de fluidos asociados a la desestabilización de hidratos de gas. -la variabilidad observada en los carbonatos de los volcanes y montículos de fango del golfo de cádiz son el reflejo la influencia de procesos locales producidos en el sedimento como circulación de metano (ya sea de origen termogénico o biogénico), presencia de materia orgánica, presencia y desestabilización de hidratos de gas, emisiones de los volcanes de fango y actividad bacteriana.
Datos académicos de la tesis doctoral «Genesis de carbonatos autigenicos asociados a volcanes de fango del golfo de cadiz (sw españa): influencia de procesos bioquímicos y desestabilizacion de hidratos de gas«
- Título de la tesis: Genesis de carbonatos autigenicos asociados a volcanes de fango del golfo de cadiz (sw españa): influencia de procesos bioquímicos y desestabilizacion de hidratos de gas
- Autor: Marta Rejas Alejos
- Universidad: Barcelona
- Fecha de lectura de la tesis: 28/09/2009
Dirección y tribunal
- Director de la tesis
- Concepción Taberner Hernández
- Tribunal
- Presidente del tribunal: laura Rosell ortíz
- María pilar Mata campo (vocal)
- (vocal)
- (vocal)