Estructuras sedimentarias

Las estructuras sedimentarias incluyen todo tipo de características presentes en los sedimentos y las rocas sedimentarias , formadas en el momento de la deposición .

Los sedimentos y las rocas sedimentarias se caracterizan por la estratificación , que se produce cuando capas de sedimento, con diferentes tamaños de partículas, se depositan unas sobre otras. ^{[ 1 ]} Estas capas varían en espesor desde milímetros hasta centímetros e incluso pueden alcanzar metros o varios metros de espesor.

Las estructuras sedimentarias, como la estratificación cruzada , la estratificación gradual y las marcas de ondulación , se utilizan en estudios estratigráficos . Ayudan a determinar la posición original de los estratos en terrenos geológicamente complejos y proporcionan información sobre el ambiente de deposición del sedimento.

Existen dos tipos de estructuras de flujo: bidireccionales (múltiples direcciones, de ida y vuelta) y unidireccionales. Los regímenes de flujo en una sola dirección (típicamente fluvial ), que a diferentes velocidades producen distintas estructuras, se denominan formas de lecho . En el régimen de flujo inferior , la progresión natural va desde un lecho plano, pasando por cierto movimiento de sedimentos ( saltación, etc.), hasta ondulaciones y dunas ligeramente más grandes. Las dunas presentan un vórtice en su lado de sotavento. A medida que se forma el régimen de flujo superior , las dunas se aplanan y dan lugar a antidunas . A velocidades aún mayores, las antidunas se aplanan y la mayor parte de la sedimentación cesa, ya que la erosión se convierte en el proceso dominante.

Las formas de lecho unidireccionales típicas representan una velocidad de flujo específica, suponiendo sedimentos típicos (arenas y limos) y profundidades de agua, y se puede utilizar un gráfico como el que se muestra a continuación para interpretar los entornos de deposición , con una velocidad del agua que aumenta a medida que se desciende en el gráfico.

Las marcas de ondulación generalmente se forman en condiciones de agua corriente, en la parte inferior del régimen de flujo inferior. Hay dos tipos de marcas de ondulación :

Marcas onduladas simétricas

A menudo presentes en las playas, se forman por la acción de corrientes bidireccionales, como las olas (rotación y reflujo). Esto crea marcas de ondulación con crestas puntiagudas y valles redondeados, que no se inclinan hacia una dirección específica. Tres estructuras sedimentarias comunes que se generan mediante estos procesos son la estratificación cruzada en espiga , la estratificación flaser y las ondulaciones de interferencia .

Marcas de ondulación asimétricas

Estas corrientes se forman por la acción de una corriente unidireccional, como la de un río, o el viento en el desierto. Esto crea marcas de ondulación con crestas puntiagudas y valles redondeados, pero con una inclinación mayor en la dirección de la corriente. Por ello, pueden utilizarse como indicadores de paleocorrientes .

Las antidunas son formas de lecho sedimentario ^{[ 2 ]} creadas por flujos de agua rápidos y poco profundos con un número de Froude mayor que 1. Las antidunas se forman bajo ondas estacionarias de agua que periódicamente se inclinan, migran y luego se rompen aguas arriba. La forma de lecho de antiduna se caracteriza por estratos frontales poco profundos , que se inclinan aguas arriba en un ángulo de aproximadamente diez grados y pueden tener hasta cinco metros de longitud. ^{[ 3 ]} Se pueden identificar por sus estratos frontales de bajo ángulo. En la mayoría de los casos, las formas de lecho de antidunas se destruyen durante la disminución del caudal, por lo que la estratificación cruzada formada por las antidunas no se conservará. ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Existen diversas estructuras sedimentarias de origen biológico, denominadas icnofósiles . Algunos ejemplos son las madrigueras y las distintas manifestaciones de bioturbación . Las icnofacies son grupos de icnofósiles que, en conjunto, proporcionan información sobre el ambiente de sedimentación. En general, cuanto más profundas son las madrigueras (en el sedimento), menos profunda es la profundidad del agua. A medida que las huellas superficiales (complejas) se vuelven más comunes, mayor es la profundidad del agua.

Los microbios también pueden interactuar con los sedimentos para formar estructuras sedimentarias inducidas por microorganismos .

Las estructuras de deformación de sedimentos blandos (SSD, por sus siglas en inglés) son consecuencia de la carga de sedimentos húmedos a medida que continúa el enterramiento tras la deposición. El sedimento más pesado "comprime" el agua del sedimento subyacente debido a su propio peso. Existen tres variantes comunes de SSD:

• Las estructuras de carga o moldes de carga (también un tipo de marca del suelo ) son masas que se forman cuando un sedimento húmedo y más denso se desliza sobre un sedimento menos denso que se encuentra debajo.
• Los pseudonódulos o estructuras de bola y almohada son estructuras de carga estranguladas; también pueden formarse por la energía de un terremoto y se denominan sismitas .
• estructuras llameantes , "dedos" de lodo que sobresalen en los sedimentos suprayacentes.
• Los diques clásticos son vetas de material sedimentario que atraviesan los estratos sedimentarios.

Las estructuras de estratificación se utilizan comúnmente como indicadores de paleocorrientes . Se forman cuando el sedimento se deposita y luego se retrabaja y remodela. Incluyen:

• Las marcas de la suela se forman cuando un objeto raspa la superficie de una capa sedimentaria; este surco se conserva posteriormente como un molde al ser rellenado por la capa superior. Incluyen:
  • Las marcas de erosión son surcos excavados en sedimentos blandos y finos que suelen rellenarse con una capa suprayacente. La medición del eje longitudinal de la marca permite determinar la dirección del flujo: el extremo en forma de pala apunta en dirección ascendente y el extremo cónico apunta en dirección descendente (paleoflujo). La convexidad de la marca también apunta estratigráficamente hacia abajo.
  • Las marcas de herramientas son un tipo de marcaje en el suelo, formadas por surcos dejados en el lecho por objetos arrastrados por una corriente. Se puede suponer que la dirección promedio de estos surcos coincide con el eje de la dirección del flujo.
• Las grietas de barro se forman cuando el barro se deshidrata, se contrae y deja una fisura. Esto indica que el barro estuvo saturado de agua y luego expuesto al aire. Las grietas de barro se curvan hacia arriba, por lo que pueden usarse como estructuras geopétalas . Las grietas de sinéresis se forman de manera similar, con la excepción de que nunca están expuestas al aire, sino que son causadas por cambios en la salinidad del agua circundante.
• Las huellas de las gotas de lluvia se forman en los sedimentos expuestos por el impacto de las gotas.
• Las lineaciones de separación son minerales sutilmente alineados que se forman en la parte inferior del régimen de flujo superior dentro de los estratos planos.

• El hundimiento de bomba o hundimiento del plano de estratificación es una deformación hacia abajo de los estratos de toba u otros depósitos donde ha caído una bomba volcánica o un bloque volcánico . ^{[ 6 ]}

Estas estructuras se encuentran dentro de la estratificación sedimentaria y pueden ayudar a interpretar el ambiente de deposición y las direcciones de las paleocorrientes . Se forman durante la deposición del sedimento.

Estratamiento cruzado

La estratificación cruzada es la disposición en capas de sedimentos depositados por el viento o el agua, inclinados hasta 35° con respecto a la horizontal. ^{[ 1 ]} Las estratificaciones cruzadas se forman cuando las partículas de sedimento se depositan en pendientes más pronunciadas de dunas de arena en tierra o de barras de arena en ríos y en el fondo marino. ^{[ 1 ]} La estratificación cruzada en dunas depositadas por el viento puede ser compleja debido a los rápidos cambios en la dirección del viento. ^{[ 1 ]}

Estratificación cruzada ondulada

Esta estratificación se compone de conjuntos ondulados de láminas transversales cóncavas hacia arriba (depresiones) y convexas hacia arriba (montículos). Estas capas transversales se entrecruzan suavemente mediante superficies de erosión curvas . Se forman en ambientes de aguas poco profundas dominados por tormentas. La fuerte acción de las olas durante las tormentas erosiona el lecho marino, formando pequeños montículos y depresiones que carecen de una orientación específica.

Imbricación

Esta estructura se forma por el apilamiento de clastos más grandes en la dirección del flujo.

Ropa de cama graduada normal

Esta estructura se produce cuando la velocidad de la corriente cambia y los granos se desprenden progresivamente de ella. El lugar más común para encontrarla es en un depósito de turbiditas . También puede presentarse invertida, denominada estratificación gradada inversa, y es frecuente en flujos de detritos .

Bioturbación

En muchas rocas sedimentarias, la estratificación está interrumpida por tubos cilíndricos de unos pocos centímetros de diámetro que se extienden verticalmente a través de múltiples estratos. ^{[ 1 ]} Estas estructuras sedimentarias son remanentes de madrigueras y túneles excavados por organismos marinos que viven en el fondo del océano. ^{[ 1 ]} Estos organismos remueven y excavan a través del lodo y la arena, un proceso llamado bioturbación. ^{[ 1 ]} Ingieren el sedimento, digieren la materia orgánica y dejan atrás los remanentes que llenan la madriguera. ^{[ 1 ]}

paquete de marea

Variación en el espesor de los estratos en un entorno mareal causada por la alternancia de mareas vivas y muertas.

Las estructuras sedimentarias secundarias se forman después de la deposición primaria o, en algunos casos, durante la diagénesis de una roca sedimentaria . Entre las estructuras secundarias comunes se incluyen cualquier forma de bioturbación , deformación de sedimentos blandos, estructuras en tipi , rastros de raíces y moteado del suelo. Los anillos de Liesegang , las estructuras de cono dentro de cono , las impresiones de gotas de lluvia y las estructuras sedimentarias inducidas por la vegetación también se consideran estructuras secundarias.

Las estructuras secundarias incluyen estructuras de escape de fluidos , formadas cuando los fluidos escapan de un lecho sedimentario después de la deposición. Ejemplos de estructuras de escape de fluidos incluyen estructuras en forma de plato , estructuras en forma de pilar ^{[ 7 ]} y estructuras de láminas verticales ^{[ 8 ] .}

• Número de Reynolds

• Prothero, DR y Schwab, F., 1996, Geología sedimentaria , pág. 43-64, ISBN 0-7167-2726-9