CAPTULO VI
PAGE Unidad No. 5. Facie sedimentaria
5Sedimentologa
Ing. Luis G. Chiqun M.
UNIDAD No. 5FACIES SEDIMENTARIAS5.1 IntroduccinImagine un
determinado muro. En caso se quiera transportar este muro para otro
lado y montarlo para que reproduzca el muro primitivo, cmo
proceder?. No es posible transportar el muro como un todo. El es
muy grande. Tendra entonces que ser quebrado en fragmentos. Cul
sera el menor tamao de fragmento que pudiera ser transportado y
posteriormente reagrupado, sin perder las caractersticas originales
del muro?. La respuesta sera el ladrillo. Asimismo, las facies
sedimentarias (del latn facies = face, cara) es el ladrillo que
forma el "muro" de un determinado paquete de rocas.
El trmino facies fue introducido por Steno en 1669, aunque su
uso moderno venga de una propuesta de Gresly en 1838, que lo
empleaba para designar la suma total de los aspectos litolgicos y
paleontolgicos de una unidad estratigrfica.
Por definicin el trmino facies es un conjunto de facciones que
caracterizan una roca sedimentaria, sean ellas geometra
deposicional, espesor, textura, color, estructuras sedimentarias,
paleocorrientes y fsiles.5.2 Asociacin de facies
Para la interpretacin ambiental es importante definir la
asociacin de facies, una vez que una dada facies puede ocurrir en
varios ambientes distintos, resultante de un mismo proceso. P.e.
areniscas con estratificacin oblicua acanalada pueden ocurrir en
ambientes fluvial, playa, glacial y abanico submarino, como
resultado del paso de corrientes sobre el fondo arenoso. La
asociacin de esta faccin con otras es la que determina el ambiente
con mayor seguridad.
5.3 Modelos de facies
Un modelo de facies puede ser definido, segn Walker como un
sumario de un ambiente sedimentario especfico, el cual puede ser
usado de cuatro formas diferentes. La base de este sumario consiste
de muchos estudios tanto en ambientes modernos como en antiguos,
usando la llamada Ley de las facies Walter. Esta ley dice que una
determinada sucesin vertical representa la proyeccin de los
ambientes deposicionales contiguos existentes al tiempo de la
sucesin.
Estas cuatro maneras son las siguientes, en la cual un modelo de
facies debe actuar como una:
Norma, con el propsito de comparacin
Estructura y gua, para futuras observaciones;
Elementos de previsin, en situaciones geolgicas nuevas; y
Base para interpretacin integrada del ambiente o del sistema que
representa.
Se debe tener en mente que un modelo de facies constituye una
medida que deber ser aplicable a innumerables casos. Dentro de cada
modelo, las peculiaridades de cada ambiente debern aparecer como
"ruidos".
5.4 Sedimentacin episdica
La gran mayora de las facies ocurrentes dentro de un determinado
contexto son productos de sedimentacin episdica. Esta se debe a
procesos que implican el desprendimiento brusco de energa,
separados cada uno de ellos por un tiempo relativamente largo.
La vida de los soldados es como la historia de la Tierra: largos
perodos de tedio y breves instantes de terror... (Derek Ager).
El concepto de sedimentacin episdica perturba un poco la base de
construccin de modelos deposicionales. Cuando se observa un
ambiente reciente, se verifica un sin fin de subambientes y sus
respectivas facies sedimentarias; esto no ocurre cuando se ven
depsitos antiguos, el nmero de facies es relativamente restricto.
Por qu?. Debido al carcter esencialmente episdico de la
sedimentacin, slo se preservan las facies generadas por procesos
bruscos, de alta energa.
5.5 Elementos definidores de facies sedimentariasa. Geometra de
los estratos
Se refiera a la geometra deposicional y es un importante
elemento para la distincin de facies. Debido a los procesos
sedimentarios, la mayora de los estratos tienen una expresin
superficial bastante limitada (l00 m); a no ser los estratos
turbidticos que llegan a extenderse por 50 km.
Como los elementos geomtricos encontrados en pequea escala son
semejantes a los de gran escala (sismoestratigrafa), se pueden
enumerar las siguientes geometras:
Plano-paralela (comn en los procesos que involucran
turbulencia)
Sigmoidal (indica progradacin)
Lobada (comn en las tempestitas)
Cuas (depsitos litorneos)
Lentes, etc.b. Espesor de estratos
El espesor de los estratos constituye un importante parmetro
para distinguir facies. Se pueden tener facies con espesor grueso
(thick-bedded facies), de espesor medio (medium-bedded facies) y de
espesor delgado (thin-bedded facies), lo que es muy til
principalmente en turbiditas. Las facies tendran espesores mayores
a 1 metro, entre 30 cm a 1 m, y menores que 30 cm.
respectivamente.
c. LitolgiaSon las litologas como areniscas, lutitas,
carbonatos, limolitas, etc. Son muy importantes, pero en una
sucesin de una misma litologa, de nada sirve. Es necesario
adicionar otros elementos como textura, color, etc.
d. Estructuras sedimentarias o estructuras internasSon tambin
llamadas estructuras internas. Constituyen elementos de muchas
importancia para la definicin de facies sedimentarias.
Es importante tener en mente que las estructuras sedimentarias
no son realmente diagnsticas de un determinado ambiente, aunque
algunas tiendan a ocurrir preferencialmente en un contexto dado.
Esto es debido a que las estructuras son productos de procesos. Una
vez que el mismo proceso se repite en varios contextos, se generan
las mismas estructuras sedimentarias.
La manera ms fcil de clasificar las estructuras sedimentarias
obedece a los criterios genticos. As, las estructuras sedimentarias
se pueden dividir en:
Corrientes elicas
1. Estructuras aerodinmicas
Flujos gravitacionales subareos
Corrientes acuosas
2. Estructuras hidrodinmicas
Flujos gravitacionales subacuosos
3. Estructuras deformacionales
4. Estructuras diagenticas
5. Estructuras biogenticas
1. Estructuras aerodinmicas e hidrodinmicasEstructuras generadas
por corrientes
Estas estructuras son formadas por la migracin de formas
generadas por la accin de corrientes de arena suelta de la
superficie deposicional. Estas formas son denominadas formas de
lecho (bedforms) y resultan de la interaccin entre el agua o el
viento y el fondo arenoso. Los granos de arena permanecen
inicialmente parados, debido a la resistencia natural al viento o
agua. A medida en que aumenta la energa (velocidad) del fluido,
esta resistencia es vencida, comenzando a haber entonces un
determinado movimiento. Las primeras estructuras a ser formadas son
los estratos planos, siguiendo los ripples y pasando posteriormente
a dunas o mega ripples (rgimen de flujo inferior). Aumentando la
energa de la corriente se pasa a estratos planos (laminaciones de
alta velocidad) y antidunas (rgimen de flujo superior), (Fig.
5.1).
Existe una relacin entre el tamao de grano transportado, la
velocidad de la corriente y el fondo del lecho, expresado como el
nmero de Froude que se traduce en regmenes de flujo:
F = V / SYMBOL 214 \f "Symbol" g . h
Donde V = velocidad del flujo
g = aceleracin de la gravedad
h = profundidad del flujo
Tambin del tamao de grano y de la energa de la corriente, otro
parmetro que ejerce la influencia en el rgimen de flujo es la
profundidad del lecho. Esto significa que, mantenindose el tamao de
grano y la energa de la corriente constantes, en caso aumente la
profundidad, el rgimen del flujo disminuir. Los anteriores
parmetros tambin influyen en los flujos gravitacionales.
La migracin en planta de las formas de lecho produce las
estructuras sedimentarias.
Figura 5.1. Varias formas de lecho y su relacin con el tamao de
grano y la energa de la corriente. a.- ripples de cresta recta; b.-
ripples ondulatorios y c:- ripples linguoides. Las crestas de los
ripples tienden a tornarse tridimensionalmente discontinuos a
medida que aumenta la energa de la corriente.
Estructuras generadas por flujos gravitacionales
Actualmente los flujos gravitacionales se consideran como los ms
importantes generadores de estructuras sedimentarias Como se
especific en el Captulo III stos flujos constituyen una mezcla de
fluido (aire o agua) con el sedimento, que va a fluir propiciada
por la gravedad, independientemente del medio acuoso o areo.
Middleton & Hampton (1973) consideran 4 tipos de flujos
gravitacionales subacuosos: el flujo de detritos (debris flow), la
corriente de turbidez, el flujo granular y el flujo fluidizado o
licuefaccin. Todos estos flujos constituyen mecanismos de soporte
de granos. En el flujo de detritos, el mecanismo el la llamada
fuerza de la matriz; en la corriente de turbidez, la turbulencia;
en el flujo granular, el proceso de tensiones dispersivas de
granos; en el flujo fluidizado, un flujo de agua ascendente (presin
neutra). Entretanto, el "flujo" granular y el "flujo" fluidizado no
son en realidad flujos (no poseen una accin de transporte) ms estn
ligados a la corriente de turbidez y ocurren en los ltimos momentos
de deposicin.
Facies turbiditicas de Mutti (1992)
Fisher en 1983, reformulando las clasificaciones anteriores,
estudio las transformaciones de los flujos, bsicamente de tipo
laminar y turbulento, lo que permiti a Mutti (1992) a reformular
las antiguas facies de 1973. Segn esta nueva visin tendramos como
principales flujos gravitacionales subacuosos o flujo detrtico
cohesivo, el flujo hiperconcentrado, la corriente de turbidez con
granos gruesos de alta densidad y la corriente de rubidez arenosa
de alta densidad y baja densidad. Esto quiere decir que cuando se
forma un determinado flujo, hay una evolucin progresiva de este
flujo, habiendo entonces transformaciones progresivas. Cada una de
esas etapas ser representada por una determinadea facie o asociacin
de facies.
Se observan la alternancia de facies con y sin carpeta de
granos. Esto representa fases alternadas de flujos laminares y
turbulentos.
En la nueva clasificacin es la secuencia de Bouma.
En otro sentido, los flujos podran ser clasificados como
hiperpicnal, homopicnal e hipopicnal, respectivamente cuando su
densidad es mayor, igual o menor que la del medio. El flujo
hiperpicnal se desemvuelve en contextos turbulentos y es la
explicacin para turbiditas, inunditas y tempestitas. El flujo
homopicnal es encontrado especialmente en deltas y explicara, por
ejemplo, los lobulos sigmoidales. El flujo hipopicnal ocurre en
algunas situaciones del delta del Mississippi, por ejemplo, en
pocas sin lluvias, cuando el sedimento tericamente flota sobre el
agua.
Estratificacin cruzada Hummocky
Es otra estructura resultado de flujos gravitacionales,
producidas por una corriente (corriente de gradiente) cargada de
sedimentos que descienden a lo largo de un playa o plataforma,
derivado durante las tempestades.
Flujo granular con gradacin inversa
Consiste en un arreglo de granos en el cual los ms gruesos se
encuentran encima de los ms finos. Se deriva del proceso conocido
como flujo granular (grain flow) producido por la tensin dispersiva
de los granos. Esta consiste en el mecanismo por el cual, en una
mezcla fluido-sedimento concentrada, en el momento de la deposicin,
los granos entrechocan empujando los ms gruesos para arriba. Son
encontrados tanto en depsitos de corrientes de turbidez, canales de
abanico aluvial (stream flow) como en sedimentos elicos.
Estructuras producidas por fluidizacin o licuefaccinSon
facciones derivadas de un estado peculiar del sedimento durante y
despus de la sedimentacin. En este estado, el agua sustenta la
columna de granos generando una "presin neutra" en vez de presin
litosttica o tornando el paquete sedimentario licuefacto (sin
consolidacin). Por alguna perturbacin, el agua escapa deformando
los sedimentos. A partir de este momento, se establece la
consolidacin.
Estructuras con laminacin convoluta, platos, pilares y chimeneas
de fluidizacin son los principales productos de esta
fluidizacin.
2. Estructuras deformacionales
Son estructuras producidas por procesos post-deposicionales o
casi deposicionales. Prcticamente, es imposible separarlos de las
facciones producidas por eventos ocurridos durante la propia
deposicin, como en los flujos gravitacionales. Entre las
estructuras deformacionales podemos citar pliegues de deslizamiento
(slumping folds), microfallas, deformacin de sedimento ms
consolidado.
3. Estructuras diagenticas
Es difcil distinguir la deformacin producida por la diagnesis de
una deformacin simple, pues el factor a considerar sera el tiempo
despus de la depositacin.
Ac consideraremos la estructura tepee, septrias. Los tepees
consisten de antiformes o pseudoanticlinales producidos por
procesos qumicos durante la desecacin en sedimentos carbonticos y
evaporticos (Fig.5.2). La costra superficial desecada se parte en
fragmentos en forma de plato, cuyos bordes se recurvan para arriba.
Esta estructura se forma en cualquier ambiente sujeto a desecacin
(supramareales, p.e.).
Figura 5.2 Estructura tepee. Note los pseudoanticlinales.
4. Estructuras biognicas
Son facciones bastante comunes, principalmente en sedimentos
marinos. Existe una serie de clasificaciones y de tipos diferentes.
Todas se basan en el carcter de los llamados spreiten, resultado de
las perforaciones de los organismos.
Algunas de las formas sirven para indicar exposicin o para
indicar ambiente o hbito del organismo (alimentacin, morada, fuga,
etc.). En la Fig. 5.5 se muestran los diferentes tipos y su
interpretacin ambiental.
En sedimentos fluviales, es comn la bioturbacin por races,
indicando paleosuelos.
Figura 5.5. Zoneamiento batimetrico de la icnofacies con
spreiten. Hay una gradacin general desde perforaciones verticales
en depsitos de agua somera hasta perforaciones horizontales en
aguas profundas (Seilacher, 1967).
e. PaleocorrientesIndicaciones de paleocorrientes son obtenidas
a partir de orientaciones sugeridas por estratos frontales, lee
side de ripples, marcas de base, etc. Es posible distinguir una
determinada facies de otra a partir del cambio de orientaciones de
las paleocorrientes.f. FsilesLa presencia o ausencia de fsiles
sirve para distinguir facies.
EMBED CorelDraw.Graphic.8
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