Diagenesis and shear rheology of a Recent-Pleistocene volcanogenic sequence, Mexican Basin. Implications to swelling and stability

Resumen

Diagénesis de bajo grado en la secuencia volcanogénica del Reciente-Pleistoceno de la Cuenca de México formó, en los estratos de grava y arena, caolinita, esmectita e interestratificados caolinita/esmectita, íntimamente asociados con ceniza fina conteniendo vidrio volcánico, plagioclasa, feldespato potásico, ópalo-C y piroxena, bajo condiciones de alta permeabilidad, alta conductividad hidráulica, y fluidos ácidos. En los estratos de lodo, la transformación fue total a 1H₂O- y 2H₂O- esmectita, en un ambiente de baja permeabilidad, baja conductividad hidráulica, y fluidos alcalinos. A profundidad, la caolinita se transforma a esmectita vía interestratificados caolinita/esmectita. Los minerales arcillosos son la fase continua en la secuencia. Una suspensión preparada con 15.45 % en peso de arcilla separada de la fracción <2 m de sedimento de 26 m de profundidad, conteniendo caolinita, esmectita e interestratificados, presenta comportamiento no-Newtoniano viscoelástico, tasa de cizalla <0.02 s-1, esfuerzo de cizalla<1.5 Pa, deformación < 0.8, viscosidad instantánea 190 Pals a una tensión de 1.03 Pa, y asociación de baja energía entre partículas. Una suspensión preparada con 14.02 % en peso de arcilla separada de sedimento de 60 m de profundidad, conteniendo esmectita y baja caolinita, muestra comportamiento viscoelástico, tasa de cizalla <0.004 s-1, esfuerzo de cizalla 2-10 Pa, deformación <0.2, viscosidad instantánea 3,800 Pals a una tensión de 5.91 Pa, y asociación cara-a-cara de alta energía entre partículas. La arcilla de 60 m, bajo un esfuerzo de deformación vibrando a 1 hertz, en comportamiento viscoelástico, desarrolla viscosidad cinemática <0.8 Pals, con módulo en fase mayor que módulo fuera de fase. Cuando la vibración es de 5 hertz, la viscosidad cinemática es <4 Pals, el módulo fuera de fase es mayor que el módulo en fase, y más energía es disipada que almacenada. Diferencias entre los minerales arcillosos de sedimentos de 26 y 60 m demuestran que diferencias en abundancia, tipo y distribución de los minerales arcillosos, y consecuentemente en la fracción fina, resultan en un comportamiento diferencial no-uniforme de los sedimentos a través de la secuencia sedimentaria.