9.- Sedimentos Del Fondo Oceanico

GEOLOGÍA MARINA Sedimentos del Fondo Oceánico

Ing. Jorge Bustillos A., MSc.

Sedimentos del Fondo Oceánico Introducción

- Son todos los sedimentos depositados a grandes profundidades (500 m). •Sedimentos Pelágicos=> Arcillas rojas, radiolarios, diatomeas y globigerina. •Sedimentos Terrígenos=> Lodo azul, lodo rojo, lodo verde, lodo volcánico. Lodo coral. - La distribución de los sedimentos marinos muestra topográficamente el dominio de sedimentos calcáreos y arcillosos en las cuencas marinas. - Sedimentos silíceos hacia las altas latitudes en los océanos Pacífico ecuatorial e Indico, y debajo de algunas costas levantadas como el oeste de Sudamérica. - Sedimentos glaciales están dominando las altas latitudes.


Distribución de los sedimentos marinos


Sedimentos Terrígenos: son los derivados desde el continente o las zonas montañosas, incluyen sedimentos de playa turbiditas, depósitos canalizados, abanicos submarinos eólicos y glaciales. Sedimentos Biogenéticos: son de origen biológico, incluye areniscas calcáreas, calizas de coral, bryozoas, molluscos, sedimentos calcáreos y silíceos. Sedimentos Pelágicos: incluye material biogenético, arcillas y silts terrígenos, material piroclástico, material extraterrestre. Sedimentos Hemipelágicos: son la combinación de los sedimentos con componentes terrígenos y biogénicos. Incluyen depósitos volcanoclásticos (ceniza), flujos piroclásticos submarinos, hyaloclastitas y escombros volcánicos retrabajados.

Sedimentos del Fondo Oceánico Métodos de Clasificación de los Sedimentos Marinos -Los sedimentos oceánicos han sido clasificados en varias maneras. -La mayoría están clasificados por el tamaño de las partículas, la descripción de los componentes, los procesos de formación, o la combinación de ellos. - La mayoría de las clasificaciones satisfactorias han sido mediante la descripción combinada de los procesos de formación.

Sedimentos del Fondo Oceánico Métodos de Clasificación de los Sedimentos Marinos Clasificación por tamaño: -Se basa en una representación sistemática de divisiones continuas de rangos de tamaño dentro de clases o grados que pueden ser aritmético o geométricos (progresiones). - Una escala geométrica es recomendable, debido a que hay una gran diferencia en fragmentos menores a 1 mm de Φ, mientras que entre fragmentos de 11.5-11-6 mm es mínima. - Está basada en la escala de Krumbein (1936), quien se basó en los sistemas de Wentworth (1922) y Udden (1914). - La escala inicia en 1 mm, decrece y se incrementa en un orden de magnitud de 2. - El tamaño de la partícula es expresado en unidades phi (Φ).

Sedimentos del Fondo Oceánico Métodos de Clasificación de los Sedimentos Marinos

Clasificación composicional: -Está basada en reflejar el origen de los sedimentos. - Según Lisitzin (1972): . Terrígenos (< 30% Ca2CO3 y SiO2) . Biogenéticos (>30% Ca2CO3 y SiO2) . Quimiogénicos (precipitaciones químicas del agua oceánica) . Volcanogénicos (material piroclástico)

Sedimentos del Fondo Oceánico Métodos de Clasificación de los Sedimentos Marinos Clasificación composicional:



Sedimentos Terrígenos - Sedimentos derivados desde el continente. - Son transportados por flujos gravitacionales (corrientes de turbidez), el viento y glaciares. - Todas estas etapas del origen de sedimentación, transporte, depositación, re-depositación pueden ocurrir cambios físicos, químicos y mineralógicos que pueden proveer valiosa información acerca de las condiciones ambientales pasadas. - Una vez en el océano, estos sedimentos son transportados hacia aguas profundas a través de flujos que empujan pendiente abajo mediante la gravedad y presentan deformación interna.

Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano Deslizamientos y Slumps: - Son las mejores evidencias de la inestabilidad de las pendientes de donde los sedimentos son transportados desde las pendientes continentales y la conformación de los márgenes continentales. - El slump, es un deslizamiento ladera abajo de los sedimentos a lo largo de discretos planas de cizalla, que forman una superficie curvada. - Un slump destruye la estratificación y resulta en una rotación de las unidades. - Los deslizamientos son procesos menos exagerados que los slumps, llevando una menor rotura y deformación interna. - Uno de los depósitos de mayor tamaño conocido es en Grand Banks en el NW del Atlántico con casi 400 m de espesor y 50 km de largo. - En promedio tienen entre 20-170 km de largo y en pendientes entre 3º a 9º de inclinación - Muchos de estos procesos son disparados por sismos.

Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano Deslizamientos y Slumps:

Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano Sedimentos que fluyen por gravedad:

- Son los sedimentos transportados bajo la influencia de la gravedad y movidos por fluidos intersticiales. - Mecanismos como: Suspensión (turbuencia), saltación (fuerzas de elevación hidráulica y arrastre) y tracción (arrastre y rodamiento de partículas al fondo) son los encargados del emplazamiento. - Son flujos de alta concentración y no consolidados (1.5 – 2.4 gr/cm3), sin embrago hay flujos con bajas concentraciones (1.03 – 1.3 gr/cm3). - Son reconocidos 4 principales tipos de flujos: . Flujo de sedimentos fluidizados . Flujo granular . Flujo de escombros . Corrientes de turbidez


Flujo de Sedimentos Fluidizados Son aquellos donde los sedimentos están soportados por el flujo ascendente de fluidos de escape entre los granos. Flujo Granular Son aquellos donde los sedimentos están soportados por la acción directa de grano a grano. Flujo de Escombros Son aquellos donde los granos más grandes de los sedimentos están soportados por una matriz de tamaño más fino, como el de un fluido intesticial. Corrientes de Turbidez Son aquellos donde los sedimentos están soportados por los componentes superiores de un flujo turbulento (turbiditas).


Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano

Turbiditas: -Consiste de flujos de sedimentos y agua con mayor densidad que el agua a su alrededor. -Están marcadas por una estratificación gradada, sorteo moderado y estructuras primarias bien desarrolladas. -Alcanzan velocidades entre 13cm/seg a 870 cm/seg. -En general pueden viajar a 90km/h y llevar más de 3 kg/m3 de material a más de 100 km de la fuente.

Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano Turbiditas:

Hidráulica de las Turbiditas

Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano Turbiditas: - Pueden ser de tres tipos . Canales profundos . Abanicos profundos . Despósitos abisales - Tienen tres facies

Depósitos de canal, arenas y pebbles. Turbiditas proximales, relacionados con sedimentos fuente, tienen estructuras de tracción poco desarrolladas, tienen una débil gradación e interacción con arcillas pelágicas y lodo terrígeno. Turbiditas, depósito típico con gradación, erosión orientada, intercalaciones de arcillas pelágicas y una sucesión de estructuras sedimentarias como la “Secuencia Bouma” Turbiditas distales, consiste de capas de grano fino y laminación cruzada bien desarrollada.

Sedimentos Terrígenos Transporte por gravedad hacia el fondo del océano Turbiditas:

Secuencia Bouma

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos -

Son los mejores conductos para la sedimentación de los depósitos terrígenos.

- Los más reconocibles y mejor estudiados son los de los márgenes continentales, con paredes escarpadas, valles sinuosos y en forma de V y con piso irregular. -

Comienzan generalmente en la plataforma continental desembocadura de los grandes ríos (p.e. Río Esmeraldas).

principalmente

en

la

- Algunos cañones submarinos son dinámicamente activos y se encuentran en mágenes continentales pasivos.

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos Sedimentación en los Cañones Submarinos:

- Investigaciones sumergibles han permitido observaciones directas de los sedimentos y rasgos topográficos menores. - Las observaciones han mostrado que el piso de los cañones son comúnmente planos y presentan estructuras tipo ripples marks y derrumbes alrededor de rocas reflejando una importante actividad en el fondo. - Varios mecanismos de origen han sido propuestos (1930): • Shepard, favoreció la erosión subaerea profunda, cuando los márgenes continentales fueron temporalmemte levantados, seguido por una rápida inmersión, relleno y reactivación por los deslizamientos. • Daly, declaró que los cañones fueron cortados por corrientes de densidad durante el descenso del nivel del océano cuando abundantes sedimentos estuvieron disponibles.

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos Sitios Depositacionales: Abanicos Turbidíticos

- Son formados por las corrientes de turbidez y alcanzan el piso de la pendiente continental, donde ellos depositan su carga en un sinnúmero de ambientes, inlcuyendo abanicos profundos, levantamientos continentales, planicies abisales y fosas. - Morfológicamente está formado por:

En sección

canales levees áreas intercanales

En perfil radial

Parte alta Parte media Parte baja

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos

Abanicos Turbidíticos

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos Sitios Depositacionales: Abanicos Turbidíticos - Ruple (1978), clasificó a los abanicos turbidíticos de acuerdo a la fuente de los sedimentos que lo forman:

1) Abanicos de aguas profundas, fuera de la desembocadura del cañón. 2) Conos abisales, deltas de ríos. 3) Abanicos del deltas profundos, deltas en lagos alimentados por corrientes de turbidez. 4) Abanicos continentales, formado influenciados por corrientes de redepositación.

5) Abanicos de varios orígenes.

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos Sitios Depositacionales: Abanicos Turbidíticos Abanicos de Aguas Profundas: - Los sedimentos de los abanicos de aguas profundas son acumulados en la desembocadura de un cañón en un punto fijo.

- El radio de los abanicos varía en decenas de km (p.e. 300 km en Monterrey). - El espesor de los sedimentos rara vez superan el 1 km. Conos Abisales: - Se desarrollan de los deltas de los grandes ríos marcados por drenajes extensivos. - Tres de los grandes ríos del mundo (Amazonas, Ganges-Brahmaputra, Mississipi) han construidos los conos más grandes. - La longitud varía entre 300-3000 km y un espesor promedio de 12 km.

Sedimentos Terrígenos Cañones Submarinos Sitios Depositacionales: Abanicos Turbidíticos Llanuras Abisales: - Son formados por la acumulación de turbiditas y tiene espesores sobre los 1000 m. - Se forman en los márgenes divergentes y son las zonas más planas del planeta. - Superan el 40% del fondo oceánico y su profundidad oscila entre 2-5 km . - Son las principales zonas de sedimentación del planeta, bajo estos sedimentos se encuentra la corteza oceánica. Sedimentos Hemipelágicos: - Son los sedimentos tipicos de los taludes continentales. - Conforman una mezcla de material terrígeno (limo) con material pelágico (planton) y hasta béntico.


Sedimentos Hemipelágicos: Arcillas de mar profundo - Son los sedimentos terrígenos más abundantes en los océanos. - Son producto de alteración de los minerales silicatados primarios e incluyen micas y minerales primarios. - Cuatro tipo de arcillas dominan los océanos: • Clorita (10-18%) • Illita (20-50%) • Caolinita (8-20%) • Montmorilonita (esmectita, >50%)


Arcillas de mar profundo


Arcillas de mar profundo

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Hemipelágicos Origen: Arcillas Cafés y Rojas - Son sedimentos pelágicos extremadamente finos y son formados por la acumulación lenta en las partes más profundas del océano. - El color es debido a la pobre cristalinidad re revestimiento de los óxidos de hierro. - Fueron cartografiados por primera vez en la expedición Challenger.

- La tasa de sedimentación es de 1 mm/100 años - Están formados por finos granos de cuarzo, feldespatos, piroxenos y polvo volcánico y meteórico. - Su fuente principal fue la gran actividad volcánica del Cenozoico.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Hemipelágicos

Sedimentos Transportados por el Viento: - Los sedimentos transportados por el viento son llamados “sedimentos eolianos”, debido al dios griego del viento “AEOLUS”.

- Son de origen volcánico y no volcánico. - Charles Darwin (1846) fue probablemente el primero que pudo reconocer esto, debido a las tormentas de arena que emergían desde el Sahara. - Estos sedimentos son bien importantes regionalmente, en especial en zonas adyacentes a regiones áridas (África del Norte, Australia, Arabia, y el occidente de América del Norte).

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Hemipelágicos Tormentas de arena

Dios “AELOUS”

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Hemipelágicos Sedimentos Transportados por el Viento: Transporte - Las regiones más favorables para la creación de sedimentos eolianos están marcados por el aire seco y trenes persistentes de viento. - En las zonas húmedas estos sedimentos son lavados por la atmósfera y la lluvia. - La principal condición para el transporte de largas distancias es un ambiente seco, fuertes corrientes de viento, partículas pequeñas, una apropiada trayectoria en la tropósfera, una vigorosa mezcla vertical en la tropósfera para mantener las partículas en suspensión y áreas sin lluvias en las zonas de depositación. - Por ejemplo, la cantidad de sedimentos eolianos producidos por las tormentas del Sahara son del rango entre 60-200x106 ton/año.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Hemipelágicos Sedimentos Transportados por el Viento:

Componentes - Son de grano fino y generalmente de color rojizo, y el cuarzo es el mayor componente, además la calcita, componentes biogenéticos y en especial “fitolitos de ópalo”, diatomitas de agua dulce y esporas de hongos. - Los fitolitos de ópalo, son acumulaciones amorfas de ópalo en las plantas (SiO2.nH2O), y ocurren en gran abundancia en las hojas de las plantas. - Los fitolitos y diatomeas de agua dulce son más abundantes en las regiones ecuatoriales y las esporas de hongos dominan las regiones de latitudes medias.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Hemipelágicos

Fitolitos

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Volcano-Marinos

- Sedimentos volcanogénicos, son cualquier producto primario o secundario como resultado de una actividad volcánica e incluyen:

1) Sedimentos de explosiones volcánicas, subsecuentemente transportados hacia el piso oceánico y son llamados sedimentos piroclásticos marinos. 2) Sedimentos retrabajados de fragmentos de rocas volcánicas, llamados sedimentos epiclásticos marinos. Pueden ser derivadosde depósitos piroclásticos pre-existentes por erosión de rocas volcánicas submarinas. 3) Sedimentos formados en el piso oceánico debido a las erupciones submarinas o por la precipitación por actividad hidrotermal. Estos sedimentos son los conocidos sedimentos marinos autigénicos.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Volcano-Marinos - Los sedimentos volcanogénicos son una importante contribución de los sedimentos marinos, particularmente cerca de los arcos de isla donde los sedimentos de cuña consiste enteramente de componentes volcánicos. - 450 volcanes activos desde 1500 A.D., han eyectado 330 km3 de matrial piroclástico y 50 km3 de lava, concentrados alrededor del Océano Pacífico, Indonesia y El Caribe. - El material es derivado de: a) volcanismo de arco de isla y márgen oceánico; b) volcanismo intraplaca y de los ridge medio-oceánicos; c) volcanismo continental. - 310 km3 de material piroclástico producidos en arcos de isla y márgenes continentales.

-19 km3 => medio – oceáncio -10 km3 => Islandia


Nubes de ceniza y explosión volcánica

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Volcano-Marinos Depósitos volcanogénicos mundiales


Depósitos de ceniza

Sedimentos Volcano-Marinos

Sedimentos Terrígenos

Black Smockers

Sedimentos Volcano-Marinos

Sedimentos Terrígenos Black Smockers

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Glaciales Marinos - Durante los periodos glaciales del Cuaternario, la sedimentación se ha expandido hacia el hemisferio Norte y ha jugado un papael importante en el proceso sedimentario de los océanos.

- La sedimentación en el Cenozoico ha sido mucho más amplia. - Los sedimentos generalmente terrígenos y eolianos se han concentrado en el hielo y en icebergs.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Glaciales Marinos Sedimentos Glaciales Marinos de la Antártida: -En 1910, G.T. Philippi propuso el nombre a estos sediemntos como “glacial marine ablagerungen”. - Contienen un abundante componente de silts ricos en fluor, escombros pobremente sorteados, calcita y pequeños fragmentos de material biogenético, además de partículas de tamaño grueso. - Hacia la zona Sur contienen además depósitos costaneros de tilts submarinos, gravas, areniscas y depósitos biogenéticos. - Según Anderson et al. (1977) y Kurtz & Anderson (1979) se clasifican en:

Orto-till

Para-till

• Sedimentos depositados del hielo subterráneo, tamaño arcilla, mal sorteo, gravas, arenas y lodo. • Masivos, no fábrica clástica • No tiene fósiles • Plataforma continental • Decenas de metros de espesor

• Sedimentos depositados del hielo flotante • Tamaño de grano más grueso que los ortolitos, material fino (bimodal) • Estratificación bien desarrollada.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Glaciales en el Océano

Depósitos Glaciales Marinos de la Antártida

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Glaciales Marinos

Sedimentos Glaciales Marinos del Ártico:

- La distribución de los sedimentos es diferente que en la Antártida, es debido a que los sedimentos derivados del continente (terrígenos) y sedimentos de aguas someras y eolianos están inhibidos por hielo oceánico. - Su aporte está controlado por la tasa de erosión del hielo flotante. - Los sedimentos son mucho más finos que los sedimentos de la Antártida, reflejando el alto contenido de lodos en el hielo. - Los sedimentos en su mayoría son debido a los deltas y estuarios depositados en la playa y en la plataforma continental de los continentes que rodean el área.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Extraterrestres Marinos

- Una insignificante fracción de los sedimentos marinos están constituidos por material del tipo micro-meteorito. - Están representados por pequeños cuerpos vítreos llamados microtectitas, y fueron descubiertas por primera vez por Billy Glass en 1967 en el Océano Índico. - Son de 1 mm-30 um de diámetro y son de diferentes formas (ovoides, tipo lágrimas, etc.) y de diferentes colores (amarillo, marrón). - Tasa de acumulación de 2x10-5 mm/año. - Las tectitas, generalmente son de un tamaño entre 2-4 cm y similares a la obsidiana, pero de diferente geoquímica y cristalinidad. - Las microtectitas en general son el posible resultado del impacto de meteoritos en la superficie terrestre a altas velocidades o como el producto de la desintegración en la atmósfera de grandes cuerpos de meteoritos.

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Extraterrestres Marinos

Imágenes MEB de las microtectitas

Sedimentos Terrígenos Sedimentos Extraterrestres Marinos Distribución mundial de las microtectitas

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