Facultad de ingeniería, UNAM Asignatura: Estratigrafía Profesor: M. en C. Gabriel Vázquez Castro. AMBIENTES SEDIMENTARIOS Un ambiente sedimentario se define como un lugar de la superficie terrestre en el que se realizan procesos sedimentarios que pueden individualizarse en zonas limítrofes por sus características físicas, químicas y biológicas que determinan las propiedades del sedimento o roca sedimentaria y es diferenciable de los ambientes adyacentes. Un ambiente sedimentario es erosivo cuando en él dominan los procesos de denudación, implicando también una morfología erosiva así como sus productos, y es de depósito si en él dominan los procesos de acumulación, este segundo tipo de ambientes son los que dejan huella en el registro geológico. Los ambientes sedimentarios varían en su persistencia en el tiempo, en el tamaño del área ocupada y en la uniformidad o variabilidad de sus condiciones. Es importante destacar que los ambientes sedimentarios no son todos idénticos y sus límites no son netos, situación que dificulta la labor de su definición y clasificación. Entre las características físicas que individualizan los ambientes sedimentarios, se incluyen aspectos dinámicos como la velocidad, dirección y variaciones en el movimiento del fluido que condicionan el medio, corrientes de agua, oleaje, mareas, vientos, etc., así como los parámetros geográficos y climáticos del mismo, como son el tipo de meteorización, clima, temperatura, humedad, frecuencia de las heladas, precipitación, etc. Entre las características químicas hay que considerar la salinidad, las condiciones de potencial óxido reducción (eH) y nivel de acidez (pH) del medio, la geoquímica de la roca madre y la interacción química entre el sedimento y el ambiente. El estudio de los minerales autígenos dentro de un ambiente, resulta de gran utilidad en la determinación de dichas condiciones químicas. Entre las características biológicas hay que destacar todo lo referente a la flora y su influencia en los procesos sedimentarios, formación de suelos, erosión y fauna, así como las correspondientes interacciones con el ambiente que puede motivar la individualización de algún ambiente sedimentario. Todos estos rasgos prevalecen en las rocas aún cuando el ambiente sedimentario haya sido modificado o desaparecido, por lo que a través de ellos (junto con criterios mineralógicos y estructurales), es posible interpretar ambientes sedimentarios antiguos, aplicando el Principio de Uniformismo, propuesto por Hutton en 1785. Las estructuras sedimentarias presentes en las secuencias estratificadas, el tipo de roca, su espesor y composición mineralógica nos dan información sobre el ambiente sedimentario en que se formó el sedimento. Para hacer la diferenciación de ambientes es necesario el correcto establecimiento de las condiciones Hidrodinámicas del ambiente; esta información hidrodinámica está presente en: 1) las estructuras sedimentarias primarias, las cuales proporcionan información sobre las condiciones de energía al momento del depósito (velocidad de flujo, profundidad,
turbulencia) y 2) la textura de los sedimentos, que brinda información acerca del medio y modo de transporte del material. Los sedimentos pueden ser depositados en los continentes, en el mar y en zonas de transición entre tierra y mar, que es la forma tradicional de clasificarlos: Continentales, Transicionales y Marinos; aunque existen otras formas de clasificarlos como la Clasificación Tectónica en: ambientes sedimentarios asociados a zonas tectónicamente activas, asociados a zonas tectónicamente pasivas y asociados a zonas intracratonicas; y la Clasificación Genética en: ambientes de sedimentación clástica o terrígena, de sedimentación no clástica (carbonatados y evaporíticos) y con sedimentación híbrida. A continuación se presentan las características más sobresalientes para algunos de los ambientes sedimentarios.
AMBIENTE GLACIAR Un Glaciar es una masa de hielo que fluye hacia zonas de menor altitud debido a la influencia de la gravedad. Los Glaciares modernos cubren aproximadamente el 10 % de la corteza terrestre, sin embargo, se ha calculado que durante las glaciaciones del Neogeno, las masas de hielo llegaron a cubrir hasta un 30 % de la superficie terrestre. Existen dos tipos de glaciares, los Geográficos debidos a condiciones climáticas polares y los Topográficos que se encuentran en zonas muy elevadas. Otra clasificación de los mismos es en: a) Mantos y casquetes de hielo, b) Glaciares de valle o de montaña y c) Glaciares de Piedemonte. La masa de los glaciares pueden ser dividida en dos áreas principales; el área superior o área de acumulación, que es la zona alimentadora del glaciar y el área inferior o de ablación donde predomina la fusión. Erosión En las zonas de temperaturas extremosas, el agua se infiltra en las grietas de las rocas, al congelarse y aumentar de volumen, separa las rocas y las intemperiza. Al derretirse el hielo, los bloques pierden soporte y se desprenden incorporándose al glaciar, que va englobando todas las partículas que encuentra a su paso. Mediante este proceso las laderas aguas arriba del glaciar y la cuenca de alimentación de este se van socavando, formándose así los llamados circos. Todas las partículas que adquiere un glaciar, actúan como dientes que provocan una abrasión en el lecho del mismo, produciendo estriaciones y pulimentaciones de las superficies en las que actúa. Las estriaciones las formarán las partículas relativamente gruesas y van a ser paralelas al flujo del glaciar, mientras que las pulimentaciones las van a provocar las partículas más finas, produciendo la llamada “harina de roca”. Cuando el glaciar se acumula alrededor de grandes bloques, los arrancará y los incorporará a su masa. Sedimentológicamente se utiliza el término de carga de sedimento para las partículas en transporte y de morrena, para el depósito resultante. Las morrenas se clasifican en a)
basal o de fondo, b) lateral o marginal, c) central o media, d) Intraglaciar, e) subglaciar, y f) terminal. Depósitos estratificados Kame: montículo semiredondeado el cual ha sido producido por sedimentación estratificada en cualquier tamaño. Esker: barras delgadas estrechas, compuestas por arenas y gravas aunque también presenta limos y bloques. Depósitos no estratificados Drumlin: colinas alargadas formadas a partir del esparcimiento del material acarreado por un glaciar. Sandur: Se forma al fundirse el glaciar y dejar toda su carga de forma aleatoria sobre el terreno. Litología Brechas, conglomerados, conglomerados arenosos, areniscas conglomeráticas, areniscas y limolitas. Estructuras sedimentarias Caóticas, estratificación lenticular y flaser. Fósiles Prácticamente ausentes, a veces vertebrados arrastrados.
AMBIENTE DESÉRTICO Un desierto se define como una área continental en la cual existe una pequeña cubierta vegetal o puede faltar totalmente debido a la insuficiente precipitación pluvial, los desiertos son áreas donde el rango de evaporación excede al rango de precipitación y donde la acción del viento es un importante agente geológico. Existen dos tipos de desiertos, los frios, restringidos a las regiones árticas y los calientes, localizados en regiones tropicales. Dentro de los calientes se encuentran los desiertos topográficos y los tropicales. Los desiertos topográficos son deficientes en lluvia ya sea porque se encuentran en la parte central de los continentes o porque la presencia de altas montañas impide que los vientos que proceden con lluvias lleguen hasta estos. Por otro lado, los desiertos tropicales son el resultado de un sistema de vientos en todo el planeta. Erosión del viento El viento es un medio muy efectivo de transportación y sedimentación, pero es menos efectivo como instrumento erosivo. En los desiertos los mecanismos del intemperismo son
un factor dominante, que implica procesos tales como exfoliación, resquebrajamiento y trituración de las rocas. El intemperismo es ayudado por la acción abrasiva del continuo soplo del viento llevando arenas y polvo. La presencia de cierta cantidad de agua en forma de lluvias ocasionales y el rocío de la madrugada activan los procesos microquímicos encabezando el intemperismo químico. El viento necesita del intemperismo mecánico y químico para su efecto. Dos de los procesos erosivos característicos de los desiertos son la abrasión y la deflación. La deflasión se presenta en climas secos, las partículas sueltas de polvo son levantadas y transportadas lejos, así la superficie del terreno es gradualmente erosionada y retrabajada o “deflatada”. La deflasión forma huecos o depresiones en los depósitos suaves de material sin consolidar, que varía desde unos cuantos metros hasta varios kilómetros de diámetro llamadas Cuencas de deflasión. La abrasión ocurre cuando los granos de arena que mueve el aire por saltación, golpean la superficie de la roca; este proceso se considera como erosión y redondeamiento de las partes de la roca expuestas fuera del terreno, existiendo un labramiento en la superficie de la roca dando lugar a la formación de los ventifactos o caras de los guijarros expuestos al viento. Tipos de depósitos Hamada: desiertos rocosos producto de la desintegración insitu. Serir: desierto pedregoso, con concentraciones de grano grueso, en su mayor parte grava, guijarros y arena gruesa. Loess: acumulación de partículas finas transportadas en suspensión por el viento a grandes distancias precipitadas por la lluvia y retenidas por la acción de las plantas, se constituyen de cuarzo, feldespato, calcita, dolomía y micas principalmente. Están cementados por montmorillonita y generalmente desprovistos de estratificación. Dunas: acumulaciones de arena transportada y moldeada por el viento de forma sencilla, con caras deslizables; existen diferentes tipos: Transversa, Barjan, Longitudinal y Parabólica. Litología Areniscas de cuarzo de grano fino-medio. En zonas costeras, carbonato como posible cemento. limos de variada composición en Loess. Estructuras sedimentarias Estratificación cruzada grande, tabular o en surco, ondulitas asimétricas, espaciadas y de pequeña amplitud, laminación horizontal y deformaciones penecontemporáneas. Fósiles
Ausentes, a veces restos de vertebrados y vegetales; huellas; en zonas litorales restos de fauna transportada.
AMBIENTE COSTERO La zona costera es el área geográfica transicional entre el océano y el continente; puede extenderse por varios kilómetros hacia el interior del continente e incluye la porción continental adyacente al mar inundada por las fluctuaciones del nivel marino en el Cuaternario tardío; su extremo marino lo rige el grado de influencia sub-aéreo, pudiendo estar ubicado en la plataforma continental, en el talud continental y aún en la llanura abisal. Está controlado por tres factores. Factores marinos: oleaje, mareas, corrientes litorales y costeras, y cambios en el nivel del mar inducidos por tectónica o glacio-eustasia. Factores continentales: viento, topografía, clima, tipo de roca fuente. Factores biológicos: hábitos y metabolismo de los organismos que habitan esta zona. Tipos de costas A) Costas micromareales: <2 m de amplitud de mareas. B) Costas mesomareales: entre 2 y 4 m de amplitud de mareas. C) Costas macromareales: >4 m de amplitud de mareas. Los sedimentos costeros usualmente son arenas, algunas veces dominan las gravas. Los materiales finos se concentran en zonas dentro de los ambientes estuarinos, lagunares y palustres. El principal aporte de arena hacia la costa es por los ríos, siendo la segunda fuente de aporte el retrabajo de la arena de plataforma hacia la costa. Desde el punto de vista sedimentológico se ha observado que existe una estrecha relación entre la morfología costera y el rango de amplitud de las mareas. La playa es un cuerpo de sedimentos no cohesivos (arena y grava), acumulados en la zona litoral, marina, lacustre, deltáica, manglares y en las islas de barrera. Se forman esencialmente en costas micro a mesomareales con pendientes costeras relativamente bajas y para subsistir requieren de un continuo aporte de sedimento que es suministrado por los ríos y las dunas. El límite terrestre de la playa es el límite superior de la acción del agua por oleaje o el contacto entre los sedimentos no cohesivos y otro tipo de material. El límite del lado marino es el límite de la marea baja o la parte más alejada donde todavía se percibe la influencia del oleaje. La pendiente de la playa es reflejo del material que la compone, teniéndose pendientes desde 3° para arenas finas y de 15° y 24° en gravas medias y gruesas respectivamente. La diferencia entre las playas y las llanuras de marea radica en el modo en que se disipa la energía del oleaje; la elevada pendiente de la playa facilita la acción de las olas sobre toda la superficie, mientras que la suave pendiente de las llanuras de marea hace que la
energía se disipe muy pronto por el rozamiento con el fondo, minimizando su acción sobre la mayor parte de la superficie; la distribución de tamaños de grano es opuesta en ambos casos: decrece hacia tierra en las llanuras de marea y aumenta hacia tierra en las playas. En las playas se pueden distinguir tres subambientes: supramarea, intermarea y submarea. La zona de playa se divide en tres: la Posplaya, zona ubicada entre la cresta de la berma (terraza angosta, casi horizontal, formada por el depósito de arena y guijarros sobre la playa por las olas de tormenta) y la porción de la llanura costera que sólo es alcanzada por el oleaje durante las tormentas más severas; puede incluir las dunas bajas y aún a los cantiles. El frente de playa, comprendido entre los niveles normales de bajamar y el de pleamar; su posición es controlada por el ascenso del nivel del agua durante las tormentas, su relieve es llano y suavemente inclinado al mar; la pendiente de la cara de la playa varía entre 1° y 30°, y depende de la composición y textura de los sedimentos y de los procesos que actúan en el frente de la playa. Y la Anteplaya, también llamada playa subacuática, zona donde rompen las olas; se desarrolla hacia el mar a partir de la línea de bajamar y su ancho puede ser de varios metros; comprende a las barras y surcos litorales, paralelos a la orientación de la playa. Según sean las características de las olas, las barras y los surcos migrarán hacia la terraza de bajamar o se alejarán de ella. La formación de las playas puede inhibirse, si el gradiente de la anteplaya es acentuado y el aporte de sedimentos es escaso. Al no desarrollarse las barras y los surcos, el límite exterior de la anteplaya se sitúa donde el oleaje de tormenta toca fondo. Litología Aareniscas, limolitas y lutitas. Estructuras sedimentarias Estratificación cruzada y tabular, ondulitas, laminación horizontal y cruzada. Fósiles A veces vertebrados arrastrados, vegetales y huellas.
AMBIENTE DE CUENCA El término de cuenca en el sentido más amplio, se define como una área deprimida sin salidas en superficie. Este término presenta una aplicación muy amplia, pero desde el punto de vista morfosedimentario, la cuenca representa el ambiente marino profundo que se desarrolla a continuación del margen continental. Si la cuenca se desarrolla sobre corteza oceánica entonces este ambiente marino también recibe el nombre de "llanura abisal". Morfológicamente, son áreas relativamente planas, donde pueden llegar a prolongarse los valles submarinos desarrollados inicialmente en los márgenes continentales. Asimismo, en estos ambientes se identifican los denominados canales meso-oceánicos que son valles paralelos o subparalelos al margen continental que presentan recorridos longitudinales de cientos a miles de kilómetros, pudiendo actuar de vías de transferencia de sedimento de una cuenca a otra.
Desde el punto de vista sedimentológico representan las áreas donde tiene lugar la depositación final de aquellos sedimentos que son transportados desde el continente y desde el propio margen continental. La revisión del estado actual de los conocimientos sobre la sedimentación en las cuencas oceánicas del Mediterráneo, Caribe, Atlántico noroccidental y Pacífico indican que en estos ambientes sedimentarios se depositan principalmente depósitos turbidíticos, de flujos de derrubios, hemipelágicos y pelágicos. Litología Limolitas y lutitas. Estructuras sedimentarias Estratificación cruzada y tabular, laminación horizontal y cruzada. Fósiles Restos de organismos con partes de composición silícica como las diatomeas. Bibliografía Prothero D. y Schwab F., 2004, Sedimentary geology, an introduction to sedimentary rocks ans stratigraphy, 2ª ed., Ed. W. H. Freeman and Company, N. Y., E. U. Reading H., 1986, Sedimentary environments and facies, 2a ed., Ed. Blackwell Scientific Publications, E.U. Spaulding N. y Namowitz, S.,1997, Heath Earth science, 1a. ed., Ed. McDougal Littell, E. U. Vera J., 1994, Estratigrafía: principios y métodos, Ed. Rueda, Madrid, 806 p.
