Esquisto de Bringelly

La lutita de Bringelly es un componente del grupo Wianamatta de rocas sedimentarias en la cuenca de Sídney, en el este de Australia . Formada en el período Triásico Medio , tiene un extenso afloramiento en la parte occidental de Sídney y ocupa alrededor de un tercio de la superficie de Sídney. ^{[ 1 ]} Ocupando gran parte de la llanura de Cumberland , la lutita tiene su mayor extensión geográfica en Bringelly (de donde toma su nombre), cerca del suburbio de Liverpool . Con lentes de arenisca que se alternan con arcillita y limolita , la lutita de Bringelly forma la capa superior del grupo Wianamatta y es la unidad de roca sedimentaria triásica más joven en la cuenca de Sídney . ^{[ 2 ]}

A finales de la década de 1970, la Formación Bringelly Shale se redefinió para incluir todos los sedimentos del Grupo Wianamatta situados por encima de la Formación Minchinbury Sandstone . En consecuencia, unidades sustanciales de arenisca —de hasta 30 metros (98 pies) de espesor, pero de extensión lateral limitada, que suelen representar depósitos de canales o barras de meandro— ahora se consideran miembros de la Formación Bringelly Shale. Estas incluyen la Formación Potts Hill Sandstone , la Formación Razorback Sandstone y la Formación Mt Hercules Sandstone . ^{[ 3 ]} La Formación Bringelly Shale se depositó en grandes zonas pantanosas y sinuosos canales estuarinos y aluviales. ^{[ 4 ]} 

El espesor promedio es de alrededor de 60 metros (200 pies) , aunque se registró un espesor máximo de 257 metros (843 pies) en Razorback , cerca de Campbelltown . Sin embargo, debido a una mayor erosión post-triásica en el área de Parramatta -Sídney, la unidad está confinada en gran medida a la estructura sinclinal de la Cuenca de Fairfield, donde alcanza alrededor de 60 metros (200 pies) en Potts Hill . ^{[ 3 ] [ 5 ] [ 1 ]} La Lutita de Bringelly se depositó en una amplia llanura aluvial pantanosa , donde los canales fluviales , que localmente exhiben características trenzadas , formaron capas esporádicas de arenisca. La lutita es oscura cuando no está meteorizada, al igual que la Lutita de Ashfield, y suele ser de un color verde oliva típico cuando está meteorizada . Se han observado cinturones y lentes de carbón aleado y densidades de óxido de hierro en la lutita. La lutita se extrae en canteras en muchos suburbios occidentales de Sídney para la fabricación de ladrillos y cerámica diversa . ^{[ 6 ]}   

La lutita de Bringelly está débilmente cementada y presenta menor resistencia y rigidez que la lutita de Ashfield. Aunque ambas lutitas tienen resistencias a la compresión sin restricciones comparables, que suelen oscilar entre 10 y 50 MPa, una proporción significativa de la resistencia de la lutita de Bringelly se atribuye a la succión del agua intersticial. Las unidades de arcillita comprenden varios tipos de sedimento de grano fino, incluyendo arcillita lixiviada de color gris claro , arcillita carbonácea de color gris a casi negro , y arcillita y limolita de color gris medio u oscuro no carbonáceas. Estos tipos de lutita se interpretan como reflejo de diversos ambientes sedimentarios, con la lutita de Ashfield formada en condiciones marinas y la lutita de Bringelly depositada en un ambiente aluvial . Se han recogido muestras de lutita de Bringelly en las canteras de Badgerys Creek , Horsley Park , Kemps Creek y Mulgoa , donde se extrae la lutita para la fabricación de ladrillos. El material de todos los sitios se caracteriza como una arcillita de color gris medio a oscuro no carbonácea. La materia orgánica y la recristalización menor de la mica pueden contribuir a la cementación; sin embargo, estos procesos están poco desarrollados y, en general, la cementación se considera débil. ^{[ 7 ]}

Pruebas adicionales realizadas en material extraordinariamente meteorizado de cuatro canteras indican que la meteorización está asociada con variaciones en la mineralogía . La clorita y parte de la illita se descomponen, acompañadas de un aumento en los minerales arcillosos de capas mixtas y la formación de una fracción menor de montmorillonita . Estos cambios mineralógicos tienden a aumentar la receptividad del suelo restante en relación con la lutita original. Esta tendencia se refleja en el máximo líquido de la lutita comprimida, que aumenta de aproximadamente 30 en material fresco a más de 50 en lutita extremadamente meteorizada. En la práctica, los suelos residuales desarrollados sobre la lutita se consideran relativamente antiguos y suelen estar lixiviados y laterizados, lo que reduce su reactividad en comparación con las expectativas basadas únicamente en la mineralogía. Los suelos derivados de la Lutita de Bringelly pueden presentar efectos significativos asociados con arcillas expansivas, particularmente en pendientes moderadas donde los suelos son más jóvenes y muestran menos evidencia de laterización . ^{[ 7 ]}

Sedimentología y Litología

La lutita de Bringelly conforma la unidad rocosa superior sobre un área de aproximadamente 750 kilómetros cuadrados (290 millas cuadradas ) en el Gran Sídney . Normalmente está cubierta por una capa de suelo residual de 2 a 8 metros (6,6 a 26,2 pies) de espesor. Se han recolectado muestras de bloques importantes y núcleos de la arcilla-limolita fresca que compone la mayor parte de la lutita en varios lugares, principalmente en cuatro canteras activas donde se extrae la lutita para la fabricación de ladrillos . ^{[ 8 ]} La lutita se depositó por un delta fluvial aluvial costero sobre la arenisca de Hawkesbury más antigua en el período Triásico . ^{[ 9 ]} Transiciona desde una ensenada o una lámina de pantano costero en la parte inferior en una llanura pantanosa depositada en el delta, hasta un sedimento de llanura más aluvial en la parte superior de la unidad. Se desplazó a través de los ríos de Sídney y acumuló arena en numerosos lugares, que luego solidificó en arenisca. ^{[ 1 ]} Los sedimentos de desbordamiento y las areniscas de canal sugieren que la mayor parte de la Lutita Bringelly se formó en arroyos sinuosos próximos a cuencas de inundación , que probablemente terminaban en lagunas costeras . ^{[ 4 ]} No hay mucha evidencia de induración o cementación en la lutita, lo que sugiere que su baja porosidad se desarrolló a través de un enterramiento sustancial de los sedimentos. Sin embargo, la geología de la Cuenca de Sydney no se comprende bien, y las evaluaciones de la profundidad de los sedimentos suprayacentes actualmente varían desde decenas de metros hasta hasta 4000 metros (13 000 pies) . ^{[ 8 ]} La durabilidad de la Lutita Bringelly varía de media en material fresco e intacto a muy baja en lutita extremadamente meteorizada. Exhibe microfisuración significativa a lo largo de los planos de laminación. ^{[ 7 ]}    

La lutita de Bringelly está compuesta predominantemente de arcillita-limolita (70%), con proporciones sustanciales de laminita y arenisca (25%), además de carbón y arcillita altamente carbonácea (3%) y toba (2%). ^{[ 7 ]} Es similar a la lutita de Ashfield en que ambas tienen baja porosidad , aunque difieren en tener una mayor cantidad de bandas y lentes de arenisca lítica calcárea , tipo grauvaca, arcillita carbonácea , limolita y laminita . La lutita de Bringelly también carece de bandas de lutita siderítica que tiene la lutita de Ashfield, además de que la lutita de Ashfield es una roca más oscura, casi negra, rica en minerales arcillosos. Con minerales arcillosos nodulares, se hincha y se desintegra rápidamente al sumergirse en agua y es generalmente menos duradera. ^{[ 10 ]} Aunque clasificada como roca, hay muy poca evidencia de cementación en la arcillita. El material está altamente compactado y tiene muy baja porosidad . Se ha investigado su comportamiento mecánico mediante ensayos triaxiales , de corte directo en caja y de corte anular en muestras reconstituidas, que posteriormente se compararon con muestras naturales. Los resultados indican que la forma estandarizada del material reconstituido difiere significativamente tras la compresión a los niveles de tensión necesarios para replicar la porosidad in situ, y el comportamiento observado entra en conflicto con las concepciones de estado cruciales que suelen aplicarse a porosidades más elevadas. Las comparaciones entre materiales naturales y reconstituidos sugieren que la cementación y la desestructuración tienen una influencia limitada, ya que ambos presentan resistencias similares con la misma relación de vacíos, con ángulos de fricción significativamente inferiores a los del material reconstituido a relaciones de vacíos más elevadas. ^{[ 8 ]}

A diferencia de la lutita de Ashfield , presenta una litología de arenisca y lentículas que fluctúan de 2,5 centímetros (0,98 pulg.) a 150 centímetros (59 pulg.) de espesor, además de tener una disposición para las bandas de lentes más gruesas que se concentran en la parte superior de la roca. Estos intervalos de arenisca más gruesos generalmente se concentran cerca de la parte superior de la formación, pero su extensión lateral es escasa y la mayoría se adelgaza rápidamente. Petrográficamente, estas areniscas son comparables a las areniscas de tipo grauvaca que se encuentran en otras formaciones más masivas del Grupo Wianamatta. Las areniscas dentro de la lutita son sedimentos de relleno en canales que fueron creados por los ríos trenzados de la zona, que serpentean a través de las tierras bajas pantanosas. ^{[ 2 ]} En secciones no meteorizadas, la lutita es negra y se parece a la lutita de Ashfield, aunque carece de las bandas de lutita siderítica típicas de esa constitución. La lutita meteorizada generalmente exhibe un color verde oliva. Se observaron vetas de carbón impuro , lentes y incrustaciones de óxido de hierro dentro de las lutitas. ^{[ 5 ]}  

Estratigrafía

Los 30 metros inferiores de la Formación Bringelly Shale presentan estratificación delgada y contienen el mayor contenido carbonáceo dentro del Grupo Wianamatta. Por encima de esta zona basal, los estratos de arcillita , limolita y arenisca aumentan de espesor. La Formación Bringelly Shale es una fuente principal de material para la fabricación de ladrillos en la región de Sídney. Su contenido variable de siderita produce una gama de colores de cocción que van del crema al rojo, aunque los depósitos económicamente significativos de material de cocción ligera son escasos. Aproximadamente dos millones de toneladas de Formación Bringelly Shale se extraen anualmente en el área de Sídney. ^{[ 3 ]}

• La arcillita suele pasar gradualmente a limolita en secuencias de hasta 15 metros (49 pies) de espesor. Estos estratos están compuestos principalmente de cuarzo, caolinita y arcillas micáceas , con una mayor proporción de ilita / esmectita expandible de capas mixtas que la lutita de Ashfield subyacente. La siderita es común, aunque menos uniforme que en la lutita de Ashfield. ^{[ 3 ]} 
• Las unidades de laminita , generalmente de menos de 5 metros de espesor, se distribuyen por toda la Formación Bringelly Shale. Constan de proporciones variables de arenisca fina, gris claro, microestratificada y lítica de cuarzo , y limolita gris oscuro, con láminas que suelen tener entre 10 y 20 mm de espesor. Son comunes los granos y nódulos de siderita, así como los restos de plantas carbonáceas a lo largo de los planos de estratificación. ^{[ 3 ]}
• Las areniscas de canal en los 30 metros basales (98 pies) suelen tener menos de 2 metros (6,6 pies) , aumentando a más de 6 metros por encima de esta zona y rara vez alcanzando los 16 metros (52 pies) . Una excepción es la arenisca del monte Hércules en la cordillera Razorback, que alcanza un espesor de hasta 44 metros (144 pies) . Fragmentos angulares de lutita aparecen frecuentemente por encima de los contactos basales en arenisca masiva de grano medio. Los datos petrológicos publicados indican que estas areniscas generalmente contienen menos del 40 % de cuarzo, entre el 5 % y el 30 % de feldespato , y el resto como gránulos de arcilla y una matriz de arcilla, calcita , clorita y siderita . ^{[ 3 ]}    

La formación Bringelly Shale presenta afloramientos extensos en las láminas de Sydney, Liverpool y Camden, particularmente en el área del Gran Sydney Occidental . Se encuentran afloramientos más pequeños y aislados en la cima de Box Hill , Rogans Hill y Moss Vale . ^{[ 5 ]} Las lentes de arenisca disjuntas se vuelven más gruesas y conspicuas desde el Parque Regional del Oeste de Sydney y hacia el sur del mismo, dando forma al paisaje montañoso entre Campbelltown y Picton . ^{[ 2 ]} Específicamente encontrados en Old Hume Highway , cerca de Picton , los acantilados de arenisca que se vuelven más gruesos tienen aproximadamente alrededor de 200 metros (660 pies) de altura. Las empinadas laderas de las lentejas de arenisca influyen en la flora del Bosque de la Llanura de Cumberland , y tales escarpes se observan en áreas de Bosque Lluvioso Seco del Oeste de Sydney . ^{[ 7 ]} La lutita se une a la Arenisca de Potts Hill a través de una pequeña zona de transición de bandas vacilantes de arenisca y lutita. ^{[ 11 ]} Se han encontrado Cladophlebis australis , un helecho extinto , y escamas de conos de licopodios en la formación. ^{[ 4 ]} 

La arenisca de Razorback, que recibe su nombre de la cordillera de Razorback en la parroquia de Picton , condado de Camden, es una formación geológica prominente atravesada por la autopista Hume aproximadamente a 11 kilómetros (6,8 millas) al sur de Camden . El área tipo de esta formación es la propia cordillera de Razorback, con la sección tipo expuesta en los cortes de la carretera a través de la elevación norte de la autopista Hume, donde se pueden observar aproximadamente 18 metros (59 pies) de arenisca masiva de tipo grauvaca . ^{[ 12 ]}  

La arenisca Razorback también se presenta en un segundo nivel fisiográfico distinto, reconocible más allá del área tipo. En la capa de Liverpool, aparecen afloramientos aislados cerca de Cecil Hills y Bringelly , mientras que en la capa de Camden, exposiciones dispersas cubren características geográficas que incluyen el norte de Narellan , Gregory Hills , cerca de Currans Hill (anteriormente Kenny Hill), Mount Annan y Sugarloaf Hill (en lo que ahora son Spring Farm y Menangle ). Litológicamente, la formación consiste predominantemente en arenisca masiva de tipo grauvaca, típicamente de unos 18 metros (59 pies) de espesor, con lentes menores delgadas y transversalmente restringidas de lutita oscura, generalmente de menos de 18 centímetros (7,1 pulgadas) de espesor. La arenisca presenta estratificación con buzamiento hacia el sur, y características como densidades de óxido de hierro y vetas de calcita son comunes en toda la formación. ^{[ 12 ]}  

La arenisca de Potts Hill recibe su nombre de una pequeña cresta en Potts Hill , a unos 1,6 kilómetros (0,99 millas) al norte de Bankstown , al oeste de Sídney. La cresta existe debido al afloramiento inflexible de la arenisca. El área tipo de la formación se encuentra en la cantera de Water Board, donde el frente de la cantera , que varía entre 6 y 7,5 metros (20 y 25 pies) , proporciona una excelente ilustración de la variación lateral desde capas masivas de arenisca de al menos 75 centímetros (30 pulgadas) de espesor hasta secciones extensamente interrumpidas por bandas y lentes de lutita oscura limosa. ^{[ 12 ]}   

La arenisca, la más baja de las tres formaciones, representa las principales formaciones de arenisca de la División Superior del Grupo Wianamatta. Se encuentra expuesta en cortes de carretera a lo largo de la autopista Hume en la cordillera Razorback y en numerosas canteras pequeñas en las capas de Liverpool y Camden, incluyendo Hoxton Park y Cecil Hills, el distrito de Bringelly , alrededor de Narellan Vale , el flanco occidental del Monte Annan y la cordillera Razorback. Litológicamente, la arenisca de Potts Hill es predominantemente una arenisca masiva de tipo grauvaca, aunque la sección tipo en Potts Hill es inusualmente rica en cuarzo, acercándose a una composición feldespática. La arenisca es comúnmente calcárea, con uniones casi verticales cargadas de calcita subsidiaria . Se observan intermitentemente lentes de lutita oscura y verdosa, así como óxido de hierro y nódulos sideríticos, capas estratificadas generalmente orientadas del norte y meteorización globular en los afloramientos más grandes. ^{[ 12 ]}

La formación alcanza un espesor máximo de unos 12 metros (39 pies) en Razorback Range, con un espesor promedio de aproximadamente 9 metros (30 pies) . Las plantas fósiles descritas por McCoy en 1847, como Gleichenites odontopteroides , Odontopteris microphylla , Pecopteris ? tenuifolia y Phyllotheca hookeri , podrían provenir de afloramientos de arenisca de Potts Hill cerca de Cobbitty , aunque la localidad precisa es incierta. Estratigráficamente, la arenisca de Potts Hill se superpone a la lutita de Bringelly, y la transición ocurre a través de una zona estrecha de bandas alternas de arenisca y lutita, completando el paso de estratos dominados por lutita a arenisca masiva en menos de 25 centímetros (9,8 pulgadas ) . ^{[ 12 ]}   

• arenisca de Hawkesbury
• Esquisto de Ashfield
• esquisto de Wianamatta
• Grupo Narrabeen
• Prospección de intrusión de dolerita