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Asignatura: Medios sedimentarios, Profesor: , Carrera: Derecho, Universidad: UAH
Tipo: Apuntes
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Sedimentología es el estudio de la naturaleza y origen de los depósitos sedimentarios (sedimentos y rocas sedimentarias). Los medios sedimentarios son partes de la superficie terrestre que se diferencian química, física y biológicamente de las zonas adyacentes. Puede ser lugar de erosión, no depósito o sedimentación. Cada medio tiene sus productos y procesos característicos. En general los ambientes erosivos dominan en medios terrestres subaéreos y son escasos en medio marino. Los ambientes de no sedimentación son penillanuras, lateritas o bauxitas en medio subaéreos y hard-ground en marinos y los de depósito son escasos en medio subaéreo y dominantes en medio marino.
Una facies es un conjunto de rocas sedimentarias que puede definirse y separarse de otros por su geometría, litología, estructuras sedimentarias, distribución de paleocorrientes y fósiles.
El análisis de facies y medios de sedimentación se plantes resolver el origen de los depósitos sedimentarios: cómo, por qué y dónde se forman. En este estudio la causa u origen son los procesos y medios sedimentarios y el efecto o producto las facies. Se basa en el actualismo y el uniformismo con los problemas que ello conlleva.
Cortejo sedimentario es el conjunto de materiales de distintos materiales (distintas facies) que se depositan a la vez. Este concepto surge como consecuencia de que en cada momento se produce el depósito de diversos materiales en función del medio en que se esté produciendo. La secuencia de depósitos puede ser LST (lowstand system track) cuando el nivel del mar está bajo, TST (Transgressive system track) cuando el nivel del mar está en ascenso o bien HST (highstand system track) cuando el nivel del mar está alto.
El ordenamiento vertical de las facies nos da la secuencia y ésta a su vez representa la evolución de los paisajes. La ley de Walther dice que sólo se pueden superponer primariamente las facies y áreas de facies que actualmente hallamos contiguas.
Las facies aisladas nos dan poca información en relación con la interpretación de medios. Por ello se emplean las asociaciones de facies que están formadas por dos o más facies ligadas genéticamente y que reflejan la actividad de un proceso o procesos en determinado medio durante un tiempo en que se produce registro geológico. Sus límites son netos o erosivos.
Los modelos de facies son el resumen de un medio sedimentario concreto descrito en términos que lo hacen aplicable tales como: norma para la interpretación, base y guía de futuras interpretaciones, pronóstico para situaciones nuevas, base de la interpretación hidrodinámica del sistema que representa (en general, de los procesos que operan en el medio).
Los criterios de interpretación son: morfología de los cuerpos sedimentarios, litología, estructuras sedimentarias, distribución de paleocorrientes y fósiles. La morfología de los cuerpos sedimentarios se refiere a la forma del sistema deposicional, la disposición de
las unidades, las dimensiones y los contactos. Las estructuras sedimentarias se encuentran en todos los medios de sedimentación con distinta abundancia. La red de paleocorrientes suministra muchos datos sobre la morfología del medio y la distribución de los procesos de transporte.
Un ciclo sedimentario es la repetición de las asociaciones de facies sea de forma simétrica o asimétrica. Procesos autocíclicos son son aquellos generados dentro del área de sedimentación y los alocíclicos los generados fuera del área de sedimentación. Los ciclos pueden ser de distinto orden. Generalmente los ciclos de primer orden no se encontrarán totalmente representados. Los de segundo orden incluyen al menos la asociación de dos medios de sedimentación, los de tercer orden un solo medio y los de cuarto un ambiente deposicional.
Sistema deposicional es la unidad básica del análisis de facies y es una unidad de gran escala caracterizada por facies o asociaciones de facies específicas relacionadas genéticamente y limitadas por discordancias o superficies conformes equivalentes. Una secuencia deposicional es un conjunto concordante de estratos relacionados genéticamente, limitado a base y a techo por discordancias de carácter regional al menos (ligadas a bajadas sucesivas del nivel del mar), o por las superficies conformes equivalentes. De esta forma el concepto secuencia deposicional es equivalente a medio sedimentario. Están constituidas por secuencias de menor orden que corresponden a fluctuaciones menores de la relación entre la acomodación y el aporte. Las secuencias limitadas por superficies en las que hay evidencia de subida relativa del nivel del mar se denominan parasecuencias.
Para el establecimiento de ciclos y secuencias se emplea el diagrama de relaciones faciales: se indica el número de veces que dos facies están en contacto en la sucesión estudiada y el tipo de contacto a partir de lo cual se puede deducir la secuencia tipo.
Las secuencias pueden ser coarsening-fining en función del tamaño de grano y thinning- thickening en función del grosor de los estratos.
¿Cuál es la diferencia entre secuencia deposicional y asociación de facies?
Los controles de la sedimentación son: tectónica global, tectónica local, nivel del mar, dinámica oceánica, clima y nivel freático. Los que actúan principalmente son la tectónica y la eustasia en cuanto que principales generadores o destructores de acomodación.
La tectónica global controla la posición relativa de los continentes y por tanto la tectónica local y el clima. Por ejemplo, en los últimos 65 Ma, la PI se ha desplazado hacia el NE. Produce a su vez fenómenos de elevación y subsidencia. Condiciona la forma de la costa (islas alineadas y tómbolos en Águilas) y modifica la red fluvial.
Los factores que controlan la sedimentología fluvial son: tiempo, relieve inicial, geología, clima, vegetación, relieve sobre el nivel de base, hidrología a lo largo del todo el sistema, red de drenaje, morfología de las pendientes, morfología del canal y del valle y características del sedimento y del sistema deposicional. De todas ellas las variables más importantes son tiempo, relieve, geología y clima.
La clasificación de los sistemas aluviales se hace en función de los tipos de canales. Un canal es una depresión alargada con márgenes más o menos definidos entre los que la corriente del río está restringida durante la mayor parte del año. Los canales se clasifican en función de la sinuosidad (relación entre la longitud del canal y la distancia al valle) que es medida por el parámetro S y el número de canales o braiding (en función del número de islas o barras dentro del canal) que se mide mediante el parámetro BP. El tipo de canal se relaciona directamente con el tipo de carga que transporta debido a que ello condiciona el grado de cohesividad de las orillas. Cuanto menor es el tamaño de grano, más estrechos y profundos son los canales. En cuanto a las paleocorrientes, los braided tienen una dispersión de corrientes menor que los meandriformes pero esta dispersión puede variar localmente en los distintos sistemas. Las facies fluviales se clasifican en función del tamaño de grano y el medio de transporte: las unidades de grano grueso son transportadas como carga de fondo y las de grano fino en suspensión. Se clasifican según los canales y su comportamiento.
En función de la naturaleza de las superficies limitantes, la geometría externa, la escala y la geometría interna se distinguen como elementos básicos de la arquitectura fluvial: canal, acreción lateral, sedimentos de corrientes densas, barras y otras formas de gravas, formas arenosas, macroformas con foreset, arenas con laminación paralela y depósitos de desbordamiento.
Son cursos de agua de múltiples canales con baja sinuosidad. Según esto incluye no sólo los ríos braided sino también los abanicos aluviales y llanuras aluviales. A diferencia de abanicos y llanuras aluviales, los ríos braided están confinados. Se diferencian por la red de paleocorrientes y los paleorrelieves. Hoy día se dan en áreas de sistema de drenaje con descargas variables y vegetación escasa. En función de la litología se dividen en braided de gravas (transporte de gravas por carga de fondo y de arenas en suspensión que se evacua) o bien de arenas (transporte de gravas escasas y arenas como carga de fondo).
Braided de gravas
En cuanto a los braided de gravas, el proceso básico de depósito es la génesis de barras. Durante la crecida el curso circula por encima y entre ellas y en el estiaje circula entre ellas (por los canales) dando lugar a facies Gt, St/Gp, Sp/Sh. En función de la sinuosidad y la existencia o no de canales secundarios, se habla de:
Barras medias y laterales que son barras longitudinales que dividen al canal en dos equivalentes entre sí. Se forman por acumulación de carga de fondo que va reteniendo el sedimento que llega después. Las barras laterales I están unidas a una de las orillas, las II entre un canal secundario y el principal y la III entre un canal secundario similar al principal. Al ser clastosoportadas sabemos que la energía de la corriente es capaz de
Gms Gravas masivas matrizsostenidas sin estructura interna Gm Gravas granosostenidas, masivas o algo estratificadas con imbricación Gt Gravas estratificadas, estratificación cruzada en surco (trough) Gp Gravas estratificadas con estratificación cruzada planar St Arenas con estratificación cruzada en surco (trough) Sp Arenas con estratificación cruzada planat (tabular) Sr Arenas con laminación cruzada Sh Arenas con laminación paralela, parting lineation Se Niveles erosivos, lags diversos, cantos blandos Fl Limos ya rcillas con laminación paralela o cruzada (de ripples) Fm Limos y arcillas masivos Fr Limos y arcillas con raíces o restos vegetales P Carbonatos con rasgos edáficos B Limos, arcillas (o areniscas) con bioturbación
de abandono del canal. En esta secuencia las facies Sr/Fl/Fm representan el abandono de canal; Sp barras transversas, St y Gt (y Sh) canales y Gm barras diagonales y point bars.
Braided de arenas.
Se desarrollan en zonas más distales y el predominio de barras longitudinales da paso a un dominio de barras transversales. Tienen elementos morfológicos muy variados entre y sobre los cuales circula el río generando un sistema braided con múltiples bifurcaciones y reagrupamientos de canales. No suele darse acreción vertical ni acumulación de finos ni abundancia de zonas de llanura de inundación. Responden al modelo Saskatchewan.
El modelo Saskatchewan se caracteriza principalmente por las facies St con formas arenosas y macroformas que desarrollan el foreset. Hay tres dominios fundamentales de sedimentación: canal es profundos, canales someros, llanura arenosa (sand-flat) y zona de influencia mixta (mixed influence).
En un tramo braided suele haber uno o dos canales mayores (con desviación <15º respecto a la dirección general) y varios menores (generalmente <30º). El transporte es como carga de fondo aunque la arena puede moverse en suspensión en régimen alto. Da megarriples de cresta sinuosa en los canales profundos,
con estratificación cruzada de surco y que pueden presentarse como secuencias de relleno de canal thinning upwards. La escasa diferencia de granulometría en los canales hace que no se desarrollen secuencias fining, pero sí son frecuentes los depósitos de lag. En los canales más someros y en los laterales de los canales mayores se desarrollan megarriples de cresta recta (propios de regímenes más bajos) con estratificación cruzada planar tabular. En sistemas braided los canales son bastante inestables y producen sucesivas agradaciones y degradaciones además de la erosión de los sand-flat laterales. La llanura arenosa (sand flat) son grandes áreas de acumulación de arenas que emergen en régimen bajo y moderado del río. Son estructuras complejas formadas por coalescencia de barras, sand waves y ripples. Internamente son la parte emergida de una cross channel bar (barras linguoides desarrolladas a lo ancho del canal) con estratificación cruzada planar tabular en secuencia thinning upwards. Generan direcciones variables por migración de formas menores sobre las barras. Son frecuentes las superficies de reactivación. Las llanuras arenosas pueden presentar importantes variaciones dando cuatro tipos básicos de barras: barras simples de estratificación cruzada, barras simples con laminación de bajo ángulo, barras compuestas o barras compuestas combinadas. La coalescencia de dominios sedimentarios puede dar lugar a cuerpos tabulares de gran continuidad.
Sedimentos de corrientes efímeras
Son comunes en zonas áridas con lluvias esporádicas y escasa vegetación en la actualidad y en climas diversos cuando aún no existía vegetación. Pueden producirse de forma canalizada (stream floods) o bien sin canalizar (sheet floods). Debido a su alta energía generan depósitos tabulares con laminación paralela y presentan escaso registro de la etapa de bajo régimen. Suelen acabar en un depósito de grano fino (fining upwards) que da cantos blandos incorporables en el siguiente nivel. Dan niveles separados por Se.
Los abanicos terminales se caracterizan por la disminución de la profundidad del río aguas abajo y morfología lobulada de forma que los canales llegan incluso a desaparecer en la zona distal. Genera depósitos de relleno de canal y mantos de arroyada. Los depósitos de alto régimen dan estratificación cruzada planar o de surco y laminación horizontal en las facies más gruesas. La inundación genera depósitos de desbordamiento abundantes. En las facies más proximales se acumulan los tamaños de grano más grueso y en las más distales los más finos
En canales rectos generalmente el relleno es lateral si bien puede darse acreción vertical cuando varía el nivel de base local.
produciendo el desbordamiento y la avulsión (fenómeno por el cual, periódicamente el canal migra tras la ruptura de sus márgenes). En los meandros el movimiento de las partículas es helicoidal de forma que se produce una erosión en el margen externo de la curva de meandro y un depósito en el margen interno produciendo la migración del canal lateralmente y aguas abajo y generando los cordones de meandro. La componente del flujo hacia el interior del meandro y hacia arriba mueve el sedimento y lo apila formando unidades de acreción lateral visibles en planta (scroll bars) y en sección (estratificación cruzada épsilon).
Los depósitos característicos de los sistemas meandriformes son los de canal que se forman por acreción lateral y los de desbordamiento que se forman por acreción vertical. Los de canal incluyen los lags y point bar y los de desbordamiento los crevasse, levee y llanura de inundación.
Debido a la acreción lateral los depósitos de canal presentan una forma arenosa tabular de base erosiva. En ella es típica como estructura la estratificación cruzada épsilon. De base a techo encontramos: conglomerados de fondo de canal, estratificación cruzada trough (de surco), estratificación cruzada de ripples, depósitos de decantación. En cuanto a los depósitos de desbordamiento, los leves no tienden a conservarse y en ellos dominan las granulometrías más gruesas de la carga en suspensión formando laminaciones tipo ripple y paralela. En general, en depósitos de desbordamiento abundan las lutitas, la laminación paralela, los ripples de corriente, los restos de raíces y la bioturbación. Si se dan en regiones húmedas son frecuentes los depósitos de carbón y en zonas áridas las grietas de desecación. La rotura de los levees genera lóbulos de derrame (crevasse splay) sobre las llanuras de inundación caracterizados por presentar una granulometría mayor, una base erosiva y granoselección positiva.
Los rellenos de canal tras su abandono se caracterizan por ser fining upwards ya que inicialmente son rellenados por la carga tractiva y luego por decantación de lutitas si el meandro es abandonado paulatinamente (por estrangulamiento) o bien por decantación de lutitas exclusivamente si es abandonado de forma brusca (por atajo).
En el registro fósil, los depósitos se preservarán en forma de cuerpos de arena/grava con morfología tabular que se intercalan entre lutitas de desbordamiento. El grado de interconexión lateral y vertical entre depósitos de canal y su número en determinada sección transversal, son inversamente proporcionales a la frecuencia de los procesos de avulsión, tasa de acreción vertical en la llanura de inundación y a la anchura de la llanura aluvial. Si además de los procesos autocíclicos, se consideran los alocíclicos, encontraremos lo siguiente.
La morfología de los ríos meandriformes variará también en función del tipo de carga que lleven: tractiva o en suspensión y granulometría de forma que cuanto mayor sea el tamaño de grano transportado, menor será la sinuosidad del canal.
flood arenosos. Cuanto más distal sea el depósito menor será la granulometría. Los depósitos de tamiz (sieve deposits) generan facies Gm con cantos imbricados y es bimodal.
Las asociaciones de facies características son:
Abanico proximal: Gms de debris flow canalizados y lobulados; Gm de gravas masivas con cantos imbricados. Abanico medio: Sheet floods, depósitos de tamiz y sedimentos de relleno de canales braided (Gm, Gp, Gt, Sh, y St). Abanico distal: Fm, Fl, algún Sh
Otros procesos y productos propios de los abanicos son los caliches o calcretas, la pedogénesis y el retrabajamiento eólico.
Lago es toda cuenca de agua profunda no conectada con el mar. Si la profundidad es escasa se habla de charca. Si se diferencian medios palustres, éstos hacen referencia a la presencia de vegetación. Incluyen características muy diversas de salinidad, tamaño y temperaturas. En comparación con los medios marinos presentan un menor nivel de energía, mayor tasa de sedimentación, no hay mareas y los procesos litorales están más limitados. Se pueden clasificar los lagos en función de su origen o bien de su tamaño. Los lagos grandes tendrán origen tectónico y una larga vida y los pequeños constituirán subambientes de sistemas mayores que se colmatarán rápidamente.
La dinámica del medio lacustre está controlada por la geometría de la cuenca, el clima, las propiedades de las aguas y los aportes externos. Cuanto mayor sea su superficie mayor será la superficie de la cuenca de drenaje y su orientación respecto al viento es importante porque regulará el oleaje. Además condicionará otros factores El clima controla el ciclo dinámico (variaciones de temperatura), el balance de entradas y salidas y por tanto la persistencia del lago, el aporte de sedimentos que será mayor cuanto mayor sea la aridez. Además los cambios climáticos producen fluctuaciones del nivel de los lagos que dan lugar a grandes diferencias en el relleno (interés en el estudio paleoclimático). Las aguas del lago influirán en función de la salinidad, contenido en oxígeno y nutrientes y temperatura-densidad. En función de la salinidad se habla de lagos salinos. Según el contenido en oxígeno y nutrientes habrá lagos oligotróficos, eutróficos (en los que la DBO consume todo el oxígeno produciendo un exceso de mo que con P, T y el ambiente reductor genera kerógenos y por tanto hidrocarburos) o distróficos (en los que tanto la mo como el oxígeno son escasos). Debido a la temperatura-densidad las aguas se estratifican dando lugar al epilimnion en el cual está el agua menos densa y más oxigenada, el hipolimnion donde está el agua más densa y menos oxigenada y el
metalimnion que es la zona de transición. La termoclina es la superficie donde se da el cambio brusco de temperaturas. Los lagos se clasifican en función de esto en: Lagos holomícticos: aquellos en que se produce una mezcla total. Pueden ser monomícticos si se mezclan una vez al año o dimícticos si se mezclan dos veces al año. En los lagos dimícticos se mezclan en otoño al enfriarse el agua superficial y en primavera al subir la temperatura por encima de los 4ºC. Los lagos monomícticos son: los proglaciares que se mezclan en verano y los de zonas subtropicales y templadas que se mezclan en invierno.
Los lagos meromícticos son aquellos en que se da una mezcla parcial que no llega a las partes más profundas produciéndose una estratificación permanente. Una característica de los lagos meromícticos es la existencia de un fondo anóxico debido a la no aireación del estrato inferior (monimolimnion) que conlleva la ausencia de organismos bentónicos y además preserva las laminaciones finas. Además en él se forma SH 2 y se acidifica el medio produciendo la disolución de carbonatos.
La sedimentación en lagos está controlada por procesos físicos, químicos y biológicos y origina sedimentos: mecánicos o clásticos (dominantes en lagos con aportes externos y factores físicos importantes); de origen químico cuando dominen procesos químicos; y bioquímicos y orgánicos cuando dominen procesos biológicos.
En cuanto al movimiento de las aguas, el papel de las mareas es irrelevante y el del oleaje sólo es reseñable en lagos grandes. Sin embargo, las corrientes generadas por viento, P, de densidad (ligadas a aporte fluvial o desplomes) junto con el papel de las lisoclinas (trampas de sedimento en suspensión) desarrollan un papel importante. La
En lagos proglaciares el depósito característico son dos láminas de distinto grosor. La primera de arena de grano fino y la siguiente arcillosa siendo las capas más finas cuanto más distales. Las arenas se depositan en verano por corrientes de densidad y las arcillas en invierno por decantación. Los sedimentos de tipo ritmita pueden presentar ocasionalmente dropstones (cantos o bloques aislados en su interior), dump structures (material que cae al deshacerse un iceberg) o bien grounding (por varadura de bloques) siendo estos criterios insuficientes para afirmar que nos encontramos en un sedimento de origen glaciar.
Lagos salinos.
Los lagos salinos efímeros se caracterizan por la precipitación intrasedimentaria de yeso, halita y glauberita. Lo primero en precipitar son los carbonatos seguidos de los sulfatos y por último los halogenuros. En los lagos salinos profundos la precipitación es principalmente de arcillas y carbonatos en forma de pellets, ooides o biohermos algales calcáreos.
Lagos carbonatados.
Dentro de estos lagos, los sedimentos carbonatados que se encuentran son: los carbonatos detríticos clásticos (alóctonos), los bioclásticos (autóctonos) y los precipitados (inducida por variaciones de origen diverso en las condiciones del agua). En lagos meromícticos de agua dulce el agua se mezcla en invierno redistribuyendo los materiales y produciendo una explosión de algas que precipitan carbonato. Durante otoño e invierno se produce el depósito de materia orgánica En cuencas lacustres poco profundas (holomícticos) el sedimento es dominantemente carbonato debido a plantas productoras de carbonato. En la zona más central es menos abundante por su disolución. Abundan en sucesiones terciarias y son frecuentes tres grupos en función de la relación facies palustre/facies lacustre: De cerca o en un abanico aluvial: Facies palustres con calizas nodulares. Lagos de franja palustre estrecha (lejos de abanicos). Lagos de franja palustre bien desarrollada.
Las facies palustres carbonatadas se distinguen de las lacustres por presentar figuración, brechación, nodulación y pseudos- karstificaciones asociadas a antiguas trazas de raíces. Las varvas lacustres características en los distintos tipos de lagos carbonatados son:
Facies organógenas
Muchos lagos contienen materia orgánica abundante. Son los lagos eutróficos en que el hipolimnion es anóxico durante gran parte del año o durante todo él. En este tipo de lagos, la gyttja es el sedimento orgánico con más de un 20% en MO. La materia orgánica autóctona incluye lípidos ricos en N y la alóctona es rica en C (ácidos húmicos). El sapropel es el sedimento rico en materia orgánico que se genera como consecuencia de las condiciones de anoxia y es rico en lípidos y sulfuros de Fe (metano y sulfhídrico dan materia orgánica y sulfuros de hierro)
La arquitectura lacustre es el resultado de la relación entre la acomodación y el aporte de sedimentos. La subsidencia de los lagos permite la acumulación de secuencias elementales.
tierra y en llanuras mareales sucede al revés. Los tres subambientes esenciales son: lagoon, isla barrera y canales que los conectan.