Lineación de separación

La lineación de separación (también conocida como lineación de corriente o lineación de corriente primaria ) es una estructura sedimentaria sutil en la que los granos de arena se alinean en líneas o surcos paralelos en la superficie de un cuerpo de arena (o litificados como arenisca ). ^{[ 1 ]} La orientación de la lineación se utiliza como indicador de paleocorriente , aunque la dirección precisa del flujo (es decir, aguas arriba o aguas abajo) suele ser indeterminable. También son el indicador principal de la parte inferior de la forma de lecho del régimen de flujo superior .

La lineación de partición es una estructura sedimentaria que se encuentra comúnmente en la superficie de areniscas con laminación paralela. Está alineada con la dirección de la corriente, manteniéndose en algunos lugares a lo largo de varios metros cuadrados. ^{[ 2 ]} La lineación está formada por crestas planas y paralelas separadas por depresiones o surcos. La altura de las crestas rara vez supera varios diámetros de grano. En perfil, las depresiones tienen fondo plano y las crestas son redondeadas. Las crestas y depresiones están dispuestas en escalón, de modo que en dirección aguas abajo las crestas se convierten en depresiones y viceversa. La distancia transversal entre crestas individuales suele variar entre 0,59 y 1,25 centímetros. La longitud y el espaciamiento de las crestas aumentan con el tamaño del grano : en arenas de grano fino, las crestas tienen de 3,5 a 12 centímetros de longitud, mientras que en arenas de grano medio pueden alcanzar los 30 centímetros. Por lo tanto, la dimensión longitudinal de las crestas es de 5 a 20 veces su espaciamiento transversal. La fracción de sedimento más gruesa se acumula en las crestas, mientras que los minerales pesados ​​oscuros y los rastros de mica ocupan una posición intermedia entre las crestas y los surcos.

Los estudios estadísticos de la disposición espacial de los granos de arena ( estructura ) muestran que en el plano horizontal los ejes largos de los granos forman dos máximos simétricos orientados en un ángulo de 10 a 20° con respecto a la dirección de la corriente. En el plano vertical, estos máximos están inclinados en un ángulo de 8 a 10° con respecto a la dirección de la corriente y los granos de arena están imbricados .

Mientras tanto, se acepta ampliamente que la lineación de separación se forma en la capa límite turbulenta y viscosa inmediatamente por encima de la interfaz sedimento-agua. ^{[ 3 ]} Los trenes de vórtices estriados dentro de la capa límite son responsables de la formación de las estructuras . A favor de la corriente, estas estrías comienzan a levantarse gradualmente de la superficie del sedimento hasta que finalmente “estallan”. Cada vez que esto sucede, el fluido entra rápidamente desde ambos lados. Este proceso cíclico de levantamiento, estallido y entrada de fluido ejerce una tensión de corte en la superficie del sedimento, que finalmente encuentra su expresión en la disposición espacial de los granos de sedimento. Después de todo, es esta entrada lateral de fluido la que “barre” los granos en los surcos y los redeposita en largas crestas paralelas debajo de las turbulencias de elevación. Este proceso rítmico se conoce como estallido y barrido .

La lineación de partición se limita a limos gruesos y arenas de grano fino y medio (es decir, a tamaños de grano de 16 a 500 μm). ^{[ 4 ]} Esta estructura rara vez se presenta en sedimentos más gruesos. Hidráulicamente, es característica de la parte inferior del régimen de lecho plano superior y resulta de velocidades de corriente relativamente altas , de 0,6 a 1,3 metros por segundo.

La lineación de partición se forma en ambientes deposicionales muy diferentes . La estructura se encuentra más comúnmente en la playa , donde se forma en sedimentos planos y húmedos debido al oleaje . La lineación de partición también puede crearse en canales de marea desecantes. ^{[ 5 ]} Las formaciones geológicas como por ejemplo la arenisca roja antigua o el Buntsandstein también dan prueba del carácter marino somero. ^{[ 6 ]} Incluso se ha descrito la lineación de partición en turbiditas . ^{[ 7 ]} Sin embargo, la estructura no solo se restringe al ambiente marino, también puede formarse en sedimentos fluviales , especialmente en barras de meandro .

La lineación de separación escalonada , ^{[ 8 ]} que se caracteriza por superficies de separación escalonadas, ha sido descrita por Banerjee en varvas depositadas en lagos glaciares . ^{[ 9 ]}

La lineación de separación incluso se reprodujo artificialmente en experimentos hidráulicos. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Nota: en el medio marino, la lineación de separación no tiene por qué asociarse únicamente con el régimen del lecho plano superior; se ha observado, por ejemplo, en el lado de barlovento erosivo de las marcas de ondulación , megaondulaciones y dunas . Esto implica que la estructura puede formarse incluso con velocidades de corriente más bajas.

Debido a su presencia variada y bastante extendida, la lineación de las separaciones no es un indicador unánime de los ambientes de deposición.

Para derivar una expresión para el espaciado transversal de la lineación de separación, es útil comenzar con la ley de tensión cuadrática:

τ = 1/8*f*ρ*U m 2

La tensión cortante τ ejercida por la corriente dentro de la capa límite es proporcional al cuadrado de la velocidad de la corriente U. El coeficiente de fricción de Darcy-Weisbach f y la densidad del fluido ρ son constantes.

Los estudios empíricos han encontrado un valor adimensional Z = 100 para las estrías/crestas paralelas. Esto se puede equiparar a:

Z = 100 = ρ/η*U t *λ

donde λ representa el espaciamiento medido, U _t la velocidad de corte y η la viscosidad del fluido.

También tenemos la siguiente igualdad:

U _t = (τ/ρ) ^1/2 lo que resulta, después de resolver para τ:

τ = U _t ² *ρ

Tras igualar las dos expresiones para τ y realizar algunos reordenamientos, se llega a una expresión para el espaciado transversal λ:

λ = 100*(η/ρ)*(8/U _m ² *f) ^1/2

Al insertar los siguientes valores realistas, se obtiene λ:

η = 1,06*10 ⁻³ [Pa*s]

ρ = 1000 [kg/ ^m³ ]

f = 0,01

U _m = 1 [m/s]

λ = 100*1,06*10 ⁻⁶ *(800) ^1/2 = 1,06*10 ⁻⁴ *28,28

λ = 2,998*10 −3 [m]

La distancia transversal calculada λ es de 3 milímetros. Este valor concuerda bastante bien con los valores experimentales medidos por Allen, que, sin embargo, suelen ser de 2 a 4 veces mayores. La discrepancia puede explicarse asumiendo que solo las estrías muy desarrolladas dejan una cresta discernible.

La lineación de separación es un muy buen indicador de la dirección de la corriente dominante (y, por lo tanto, también un buen indicador de paleocorrientes ). ^{[ 12 ]} Un análisis de la fábrica de granos permite además determinar la dirección de rejuvenecimiento dentro de la sucesión sedimentaria. La parte inferior del régimen hidráulico del lecho plano superior, caracterizado por corrientes relativamente rápidas, se caracteriza por la lineación de separación.