Medios Sedimentarios

1. Definición

Los medios sedimentarios son lugares de la superficie terrestre en que se realizan los procesos sedimentarios, que pueden individualizarse de las zonas limítrofes por sus características físicas, químicas y biológicas, que van tambien a determinar las propiedades del sedimento (Rigby, 1972).

Los procesos sedimentarios son todos aquelos procesos geológicos que contribuyen a la formación de un sedimento, y fundamentalmente tienen lugar en la superficie terrestre. Los procesos comienzan cuando la roca sufre fragmentación durante la meteorización y termina con la litificación, o sea la transformación del sedimento en roca (un proceso que veremos en la unidad siguiente).

Las fases de todo el proceso son:

• Comienza el movimiento de materiales y movilización de sustancias por meteorización de la roca.
• Transporte del sedimento (preparado por la meteorización), con sedimentación parcial a lo largo del transporte.
• Llegada del sedimento a lugares geográficos en que se fija por el proceso de sedimentación condicionado por los aspectos mecánicos, físico químicos o biológicos.
• Transformación del sedimento en roca sedimentaria.

Las características físicas que individualizan los medios sedimentarios son velocidad, dirección y variaciones en el movimiento del fluido que que condicionan el medio, corrientes de agua, oleaje, mareas, vientos, etc. así como los parámetros geográficos y climáticos del mismo, como tipo de meteorización, clima, temperatura, humedad, frecuencia de heladas, precipitaciones, etc.

Las características químicas incluyen las condiciones de pH del medio, la geoquímica de la roca de origen del sedimento y su interacción con el ambiente.

En cuanto a las características biológicas, incluyen a la flora  y su influencia sobre los procesos sedimentarios, formación de suelos, erosión, etc., y a la fauna, de particular importancia en algunos ambientes tales como el arrecifal por ejemplo.

1.1. Clasificación

Podemos clasificar los medios sedimentarios segun su ubicación en la superficie terrestre en tres grandes conjuntos:

Figura tomada de Estratigrafía, de Corrales Zarauza y colaboradores (1977).

Una clasificación más detallada es la siguiente:

Figura tomada de Estratigrafía, de Corrales Zarauza y colaboradores (1977).

2. Medio Fluvial

El medio fluvial involucra los procesos sedimentarios relacionados con el flujo de las corrientes fluviales. Los procesos fluviales invlucran a las actividades geológicas de erosión, transporte y deposición. Como consecuencia, existen dos grandes grupos de relieves fluviales: relieves erosionales y relieves deposicionales.

En esta unidad estudiaremos las principales características del funcionamiento de las corrientes de agua.

El gradiente o pendiente es uno de los factores que controlan la velocidad de la corriente en un cauce fluvial. Se expresa normalmente como la caída vertical de una corriente en una distancia dada.

El caudal de una corriente es la cantidad de agua que atravies un determinado punto en una unidad de tiempo concreta. Se mide en metros cúbicos por segundo.

Tanto el gradiente como el caudal influyen en la capacidad que tiene la corriente de agua para erosionar, transportar, o depositar sedimentos.

2.1. Erosión Fluvial

Elgunos ejemplos de la erosión fluvial pueden observarse en el siguiente enlace, del cual se han extraído algunos ejemplos:

Erosión turbillonar en travertinos. Tomado de aquí.

Marmita de gigante, tomada de aquí.

2.2. Transporte de sedimento

2.3. Evolución de la vida de un rio

El siguiente texto es reproducido de Geografía Física, Strahler & Strahler (1994)

2.4. Agradación y terrazas aluviales

El siguiente texto es reproducido de Geografía Física, Strahler & Strahler (1994)

Ejemplo de corriente anastomosada (o trenzada). Del banco de imágenes geológicas.

Modificado de aquí.

2.5. Llanura de inundación y sistemas meandriformes

En el siguiente video puede observarse un experimento realizado para simular el comportamiento de un sistema meandriforme, haciendo circular un caudal de agua a través de un canal excavado en un lecho arenoso. Obsérvese especialente como se forman point bars en el sector interno de los meandros y cómo estos migran corriente abajo.

2.6. Abanicos Aluviales

Los abanicos aluviales están vinculados a los sistemas fluviales, pero tienen su mayor desarrollo en climas áridos. Los depósitos generados en los mismos son de importancia petrolera, ya que dan origen a rocas que cumplen un rol en el yacimiento. Este es un tema que estudiaremos en la próxima unidad.

Veamos entonces qué dicen Strahler y Strahler (1994) sobre la génesis y características de los mismos:

Abanico aluvial típico. En este link se pueden ver más ejemplos.

3. Deltas

Los deltas son, estrictamente, son medios de transición. Sin embargo, ya que los mismos están vinculados a la finalización de una corriente fluvial en el mar o en un lago, los trataremos a continuación de los medios fluviales.

Un delta es una construcción hecha con material detrítico que transporta un río al sedimentarlo en su desembocadura en un mar o lago.

Es uno de los medios de transición que se halla en constante lucha con el mar. Si los procesos fluviales dominan, el delta se desarrolla fácilmente y el continente gana terreno al mar. Por el contrario, cuando son las corrientes de deriva continental (corrientes marinas que estudiaremos más adelante), el oleaje y sobre todo las mareas, las que poseen un potencial energético muy superior al fluvial, los aportes del río son rápidamente recogidos por el mar, distribuidos sobre la plataforma o precipitados a los fondos abisales a lo largo de los cañones submarinos mediante las corrientes de turbidez. En este caso, la construcción de un aparato deltaico es totalmente imposible. En la siguiente figura (reproducida de Tarbuck y Lutgens) puede verse esquemáticamente la formación y evolución de un delta.

Así, se considerarían como materiales deltaicos todos aquellos que han sido transportados por un rio (no retrabajados por el mar) tanto si son subaéreos como subacuáticos.

El nombre proviene de la forma de triángulo que posee el delta del río Nilo. Procede de la letra griega delta mayúscula, que asimismo tiene forma triangular. El nombre se lo dio Herodoto unos 2500 años antes de Cristo.

Delta del Nilo

Históricamente han tenido gran interés en Geología. En un principio por constituir áreas de fácil cultivo (llanuras) con canales de irrigación naturales o con aguas subálveas que aseguraban un regadío en épocas de sequedad. Y, en la actualidad, por hallarse en ellos albergados muchos yacimientos petrolíferos y de gas, ya sea en deltas actuales, ya en fósiles.

Morfológicamente, existen varios tipos de deltas: triangular (arqueado o lobulado) con el del Nilo, digitado (o ramificado) como el del Mississipi, en cúspide como el del Tíber, o en estuario como el del Sena. No obstante, cada delta tiene su propia forma producto de su evolución.

Figura tomada de Strahler (1994)

3.1. Partes de un Delta

• Llanura deltaica, que es subaérea con dominio del continente
  
• Frente deltaico, donde se desarrollan procesos de tipo marino
• Prodelta, permanentemente sumergido y donde, siendo los materiales de procedencia fluvial se hallan afectados por procesos marinos.

El delta no es estático, sino que se halla en continua evolución, ya sea en avance agrandándose, ya en retroceso hacia tierra por su destrucción por el mar. En su avance, las distintas partes en que se divide el delta van progradando hacia el mar en tal forma que la parte ocupada por el prodelta, más tarde, es ocupada por el frente deltaico, y si éste sigue avanzando, finalmente, por la llanura deltaica.

Llanura detaica

Corresponde a la parte emergida del delta. En ella existe un claro predominio de fenómenos fluviales, representados, en un momento determinado, por una serie de canales que delimitan zonas casi llanas o pequeñas depresiones limitadas por los máregenes de éstos y ocupadas por pantanos y marismas (palustre).

El transporte de los sedimentos en los deltas se efectúa por canales activos, que pueden ser únicos o hallarse subdivididos, dando lugar a los canales distributarios.

Cuando el río abandona uno de estos canales, éste se colmata paulatinamente con los sedimentos transportados por el mismo río. A medida que la corriente va perdiendo velocidad, los sedimentos son cada vez más finos, terminando en la última etapa con existencia de abundantes restos vegetales.

Estos canales pueden adquirir un régimen meandriforme, caracteristico de la parte baja de un curso típicamente fluvial. Los límites laterales de los cauces que funcionan los constituyen unos márgenes o diques ligeramente elevados respecto al nivel del canal. Estos diques etán originados en los momentos de crecida, por los materales mas gruesos que el rio es capaz de transportar en suspensión, generalmente arenas finas, limos y arcillas.

En las áreas pantanosas ubicadas entre los canales, existe una sedimentación orgánica vegetal muy intensa. La mayor parte de la llanura deltaica está ocupada por este medio, que en general está caracterizado por una gran abundancia de materia orgánica.

El frente deltaico

Corresponde a un ambiente de transición donde se da la pugna entre el mar y el continente. Si es el continente el que avanza, el delta prograda, es decir avanza sobre el mar, con una sedimentación intensa.

En él pueden encontrarse los siguientes submedios:

• Canal distributario: es un cauce del río en su entrada al mar. Están limitados por diques algo más elevados que se introducen en el mar formando el dique subacuático. Hacia el mar, estos diques va perdiendo altura hasta desaparecer por completo.
  
• Barra en la boca de un distributario: se origina y desarrolla por la sedimentación en la boca de los canales dando lugar a un área de aguas muy someras. Al perder energía el medio fluvial a su entrada en el mar, deposita materiales transportados por el canal, ya sean arenas finas, limos o arcillas.
• Barra distal: es la parte más extensa del frente deltaico, y se caracteriza por formar un suave talud en el frente del mismo. En ella se depositan materiales finos, generalmente limos y arcillas y en menor proporción arenas finas.

Prodelta

Corresponde a la parte más distal de un aparato deltaico, y los materiales que en ella se depositan son de transición a los materiales típicamente marinos. Estos materiales son los más finos sedimentados en un delta.

4. Medio Eólico

El medio sedimentario eólico está vinculado a ambientes de clima seco y es importante desde el punto de vista petrolero porque uno de sus depósitos típicos, las dunas, constituyen buenas rocas reservorio de hidrocarburos.

4.1. Transporte de sedimentos por el viento

4.2. Erosión eólica

Ejemplo de cubeta de deflación (Desierto Blanco - Egipto).

4.3. Depósitos eólicos

4.4. Tipos de dunas

Existen una amplia selección de formas de dunas, que se simplifican en unos pocos tipos pricipales para su discusión. Existen gradaciones entre las diferentes formas, así como dunas de formas irregulares que no encajan fácilmente en una categoría.

5. Medio Costero

La línea de costa es la línea de contacto entre el agua del mar y la tierra. La costa es la zona de operan los procesos costeros o donde los mismos tienen gran influencia. Incluye la zona de aguas poco profundas en la que las olas realizan su actividad, así como las playas y acantilados modelados por las olas, y las dunas costeras.

El principal agente de erosión y transporte de sedimentos en la costa es el agua del mar, que se desplaza por obra de los vientos y las mareas. Los vientos generan olas, que se comportan de distinta manera en zonas profundas y en zonas poco profundas.

Como se puede ver en la figura, las olas en aguas profundas no se ven afectadas por el fondo: la partícula de agua realiza un movimiento circular, pero no se desplaza. Estas olas se denominan olas oscilatorias. En cambio, en aguas poco profundas, la altura de las olas aumenta y la longitud de onda disminuye. Esto genera el rompimiento de la ola, que pasa de oscilatoria (no se desplaza el agua) a rompiente (con desplazamiento del agua). Es en esta zona donde el agua de mar tiene potencial erosivo y de transporte de sedimentos, tanto en su fase de aproximación a la costa, como al retirarse.

Entre las formas erosivas de las costas podemos citar los acantilados, escarpes marinos, grietas y cuevas, arcos litorales y plataformas de abrasión. Sin embargo, desde el punto de vista de la industria petrolera, son de mayor interés las formas deposicionales tales como los depósitos de playa y aquellos vinculados a las corrientes de marea.

En los próximos capítulos nos detendremos en estos últimos con mayor profundidad.

5.1. Depósitos de playa

5.2. Depósitos de corrientes de marea

5.3. Islas Barrera y Arrecifes de Coral

Costas de Islas de Barrera

Son costas de bajo relieve que penetran suavemente en el mar. La llanura costera atlántica y la costa del Golfo de México con ejemplos típicos de este tipo de costas, en las cuales se ha desarrollado una isla barrera, o sea un cordón de arena de poca altura construido por las olas que posteriormente ha ido aumentando de tamaño por el crecimiento de dunas. Detrás de la isla barrera existe un lagoon, que es una extensa superficie de aguas someras, a menundo de varios kilómetros de anchura, que en muchos lugares está casi colmatado por depósitos de marea.

Un rasgo característico de muchas islas barrera es la existencia de aberturas, conocidas como canales de marea, por los que circulan corrientes que van alternativamente hacia el mar o hacia tierra según baje o suba la marea. Las corrientes de marea tenderán a mantener despejada estas aberturas, pero pueden cerrarse por la arena arrastrada por la deriva litoral.

Costas de arrecifes de coral

Las costas de arrecifes de coral se caracterizan porque su crecimiento se debe a la acción de una serie de organismos: corales y algas. Al desarrollarse, los mismos forman depósitos de carbonato de calcio. A medida que los corales mueren, otros nuevos se van depositando encima de ellos, acumulándose en forma de caliza (la roca compuesta por carbonato de calcio). Algunos fragmentos de coral pueden desprenderse por el ataque de las olas, acumulándose en playas de arena.

Comparación entre un arrecife actual (arriba, Bali, Indonesia) y un arrecife fósil (debajo, Almería, España). Fuente: Banco de Imágenes Geológicas.

Las costas de coral se ubican en las aguas tropicales, ya que para que se desarrollen necesitan temperatura superior a 20°C. Los corales viven cerca de la superficie del agua, que tiene que estar limpia y bien aireada. Por esta razón están en zonas donde están expuestos al embate de las olas provenientes de alta mar.

Existen tres tipos de arrecifes de coral:

1)      Arrecifes costeros: se originan en plataformas unidas a la costa.

Arrecife costero. (Kauai, Hawaii). Fuente: Banco de Imágenes Geológicas.

2)      Arrecifes barrera: están fuera de la costa y separados de tierra firme por un lagoon.

Gran Barrera de Coral en Australia. Fuente: modificado de Google Earth.

3)      Atolones: son arrecifes de coral más o menos circulares en cuyo interior encierran un lagoon, que no está asociado a tierra firme. Muchos de ellos se han construido sobre un volcán sumergido.

6. Medio Marino

Si se analiza desde el punto de vista geológico el área ocupada por el mar puede notarse que existe una zona cercana a la costa, cambiante con el tiempo, que está sujeta a las transgresiones y regresiones marinas. Es una zona fluctuante, y ya hemos estudiado sus características en el capítulo dedicado a los medios costeros.

Hacia el mar existe un área intermedia entre la de transición (costera) y la puramente oceánica, donde existe el máximo dominio de vida y de sedimentación organógena (debida a organismos vivos) y una intensa sedimentación detrítica (fragmentos de rocas), que se denomina precontinente. En el precontinente, a su vez, se pueden distinguir las siguientes partes:

• la Plataforma Continental: de relieve llano y uniforme, poco profunda (0 a 600 metros), caracterizada por poseer pendientes muy suaves de alrededor del 1% (cambio de altura de 1 metro en un desplazamiento horizontal de 100 metros).
  

• el Talud Continental: marcado por un cambio brusco de pendiente mar adentro.
• La Llanura Abisal:  ubicada mar adentro donde se extienden los grandes fondos oceánicos constituidos por una parte prácticamente llana.
• la Plataforma Pelágica, zona de abrupto relieve asociada a las dorsales.

6.1. La plataforma continental, el talud continental y los cañones submarinos

Constituye la zona de enlace entre el continente y el océano. Es un área con un relieve poco acusado, poco profunda (en algunos puntos puede llegar a tener 600m), caracterizada por poseer pendientes muy suaves de alrededor del 1%.

La extensión es muy variable, pues mientras en unos continentes está ampliamente desarrollada, en otros, lo constituye una franja muy estrecha de transición entre la costa y los grandes fondos. Generalmente se extiende bordeando el continente con unos límites más o menos paralelos a la línea de costa.

Su morfología llana se ve interrumpida por la existencia de unos profundos valles que la surcan perpendicularmente. Estos valles se denominan cañones submarinos y poseen su cabecera en la misma plataforma y su desembocadura en el talud.

Es el área donde existe el máximo dominio de vida, y por lo tanto será aquí donde la sedimentación organógena y orgánica alcancen mayor intensidad.

Plataforma continental y cañón submarino en la costa Este de América del Norte (Fuente: modificado de Google Earth)

La zona de transición entre el límite externo de la playa y la plataforma continental propiamente dicha participa de las características sedimentológicas de ambas. Domina la sedimentación de limos y arcillas, aunque pueden existir capas intercaladas de arena originadas durante las grandes tormentas. Debido al gran dominio de vida, estos sedimentos son frecuentemente bioturbados y no es raro encontrar capas formadas por la acumulación de esqueletos y valvas.

A la plataforma continental van a parar gran cantidad de  materiales detríticos transportados por los ríos y sedimentados en el mar dando lugar a formas deltaicas. Los más finos se distribuyen por la plataforma y además, es aquí donde la sedimentación organógena es alcanza mayor desarrollo. (por ejemplo en los arrecifes, que ya hemos visto con anterioridad)

En el extremo más alejado del continente, la pendiente baja que caracteriza a la plataforma continental presenta un cambio brusco, incrementándose de manera considerable. En esta area de ruptura se inicia el talud continental. Posee una pendiente que raras veces sobrepasa el 15% (15 metros de desnivel en 100 metros de desplazamiento horizontal).

En esta zona ocurren dos tipos de sedimentación:

• Pelágica: acumulación de caparazones de organismos planctónicos que pueden ser calcáreos o silíceos.
• Detrítica: materiales que vienen del continente y pasa por la plataforma continental, que van a parar al pie del talud. El transporte se realiza por deslizamiento gravitacional desde la plataforma o por corrientes de turbidez a través de los cañones submarinos que al llegar a su desembocadura son esparcidos sobre la llanura abisal constituyendo abanicos turbidíticos.

6.2. Fondos oceánicos

Llanura abisal

Son áreas prácticamente llanas con pendientes menores al 1%, interrumpidas por las acumulaciones de sedimentos en la desembocadura de los cañones submarinos que forman los abanicos turbidíticos, y pro formas de relieve agudas que a veces llegan a sobresalir del nivel de las aguas formando islas. Estos relieves los constituyen materiales volcánicos.

La sedimentación es principalmente de tipo pelágico, pues materiales detríticos de la plataforma continental solo llegan al pie del talud.

Plataforma pelágica

Es la parte del fondo marino más alejada de los continentes, formada casi enteramente por materiales volcánicos. Prácticamente no existe sedimentación detrítica. La sedimentación es muy lenta, a base de material constituido por la acumulación de caparazones de organismos planctónicos.

Esta zona posee un relieve muy accidentado con montañas y valles. Las formas montañosas corresponden a edificios volcánicos y es la zona donde se sitúan las dorsales y las grandes fosas marinas.