procesos de deposición: sedimentación en carbonatos procesos

Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos


Readings:‹Scoffin: Chapter 6‹Tucker & Wright: Sections 2.1-2.4



‹ El origen, la estructura y la composiciónde los carbonatos es diferente a la de lossedimentos terrígenos.

‹ La acumulación de carbonatos seráaltamente influenciada por organismos.



Bilogical

Mechanical



Principales controles:

‹ 1. Marco Tectónico

‹ 2. Clima (local y global)


Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos‹ Por que ?

Controlan el influjo de sedimento terrígeno afecta directamente la producción de carbonatos

Controlan el nivel de mar relativo afecta :

la energía hidráulicael influjo de luzla exposición a la atmósferala presiónla temperatura


Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos‹ Marco tectónico regional:

controla la orientación de las costas controla el largo y la pendiente de la plataforma

‹ Estos a su vez controlan: patrones de circulación niveles de energía dirección del oleaje dirección de la corriente



‹ Agentes que erosionan, transportan ydepositan carbonatos:

1. tormentas2. oleaje

3. mareas4. pendiente (fuerza de gravedad)5. actividad biogénica



1. Distribución de organismos (granos esqueletares)

2. Distribución de granos no-esqueletares:

Luz

Temperatura

Profundidad

Salinidad

Turbidez ....

Composición de los sedimentos depende de:



3. razón de producción de CaC03

alta en bordes de plataformas llanas (upwelling)

alta en áreas elevadas topográficamentealta en áreas donde cambia la pendiente




4. razón de rotura secuencia de resistencia de organismos esqueletares:




4. razón de rotura

bioerosión - factor importantedesintegración mecánica y químicaperforadores (Cliona, Lithophaga, ...)deposit feeders (Holothurios, Callianasa...)moluscos (rádula)grazing organisms (Diadema, Peces, ...)




5.Efectos que (re)distribuyan los sedimentos:

físicos (condiciones hidráulicas)

biológicos (bioturbación)

químicos (CCD)




Controles en erosión/transportación/deposición

threshold velocity– movimiento de partículas comienza

settling velocity– velocidad donde la fuerza de gravedad domina

sobre la fuerza de flotación

Comportamiento hidráulico

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos

Settling Velocity:

Varia dependiendo de la forma



‹ La gravedad especifica de la calcita (2.71) yAragonita (2.94) es mayor que la de cuarzo(2.65).

‹ Gravedad específica de esqueletos de carbonatoes mucho menor que la de Calcita y/oAragonita.

Settling Velocity:



‹ La densidad de el volumen macizo de esqueletoses menor debido a la naturaleza porosa deéstos.

‹ Además de la densidad; la forma, el tamaño y latextura de la superficie de los granos yesqueletos afectará la flotabilidad.

Settling Velocity:



1. Precipitación de cementos intersticiales- cristales finos de calcita y aragonita

- inducidos físico-químico y orgánicamente- crean bases sólidas en el suelo marino (hardgrounds)

- inhiben erosión- crean pendientes mayores- influencian corrientes- proveen espacio para colonizar

EstabilizaciónA.Mecanismos que adhieren los granos de carbonato


2. Pelletización- la creación de “fecal pellets” usando sedimentos finos ayuda a estabilizar el sedimento



3. Alfombras de algas - algas filamentosas / diatomeas / algas coccoides - capas musilaginosas donde se adhieren los sedimentos



4. Praderas de yerbas marinas

- Thalasia / Syringodium

- hojas se extienden de 100 a 500 mm

reducen velocidad de la corriente

- raíces (rizomas) hasta 500 mm bajo el

sedimento amaran sedimentos

- raíces sumamente resistentes

- animales con esqueletos calcáreos

crecen en hojas



5. Invertebrados aglutinadores - gusanos poliquetos / anémonas / copépodos

- aglutinan granos de arena formando tubos

Añadir foto de espagueti worm



Mezcla y redistribución de sedimentoscausada por organismos:

Dentro de la columna de sedimentos– crustaceos - Callianasa

En la superficie– surface feeders - Holothurians (250g/día)

B. BioturbaciónA. Mecanismos que adhieren los granos de carbonato


1. aeración de sedimentos bajo la superficie

2. alteración de estructuras de sedimentación primarias

3. modificación de porosidades y permeabilidades originales

4. homogenización de los sedimentos

B. BioturbaciónConsecuencias de la bioturbación:


5. eyección de sedimentos a la columna de agua

6. re-exposición de sedimentos ya depositados

7. alta razón de rotación de sedimentos puede evitar colonización de otro organismos

8. heterogeneidades creadas en la superficieayudan a la erosión

9. enriquecen sedimento con sus “fecal pellets”

EstabilizaciónB. Bioturbación

Consecuencias de la bioturbación:

Ejemplo de efectos de bioturbación producidos por Callianassa

Scoffin Fig. 6.18


1. crecimiento de esqueletos(días / meses / años) (mm - cm por año en corales)

2. razón de sedimentación de carbonatos en el Holoceno(miles de años) (˜ 5,000 en Parguera)

(˜ 9,000 en Lago Enriquillo)

3. razón de sedimentación de secuencias de carbonatosen el tiempo geológico

(millones de años) (Oligoceno/Mioceno en costa norte de P.R.)

Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación

Tres Niveles:


Seaward Reef Flats1.5 - 1.45 Kg CaC03 m2 año

Equivalente a:0.5 - 1.5 mm año0.5 - 1.5 m 1,000 a0.5 - 1.5 m 1,000 aññosos


A condiciones optimas y razón de deposición constates :

1.

Producción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales


Backreef Lagoon0.1 - 0.5 m 1,000 a0.1 - 0.5 m 1,000 aññosos


A condiciones optimas y razón de deposición constates

2.

Producción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales

Reef Frontcoral growth rates

6 mm añoreef rates

1 mm año (Bahamas)1 metro en 1,000 a1 metro en 1,000 aññosos

3.

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosProductividad Orgánica / Razón de Sedimentación

A condiciones optimas y razón de deposición constatesProducción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales


Hoy día:10% de producción de carbonatos es en aguas llanas90% en aguas profundas (100 - 4,500 m) - calcitic plankton (coccolithoforids and foraminífera)


A condiciones optimas y razón de deposición constatesProducción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales


‹ Pregunta IMPORTANTE :

‹ Puede la producción de carbonatos competir con: la razón de subsidencia de sedimentos cambios en el nivel del mar


A condiciones optimas y razón de deposición constates

?


Razón de subsidencia en plataformas continentales pasivas (donde se desarrollaron las antiguas plataformas de carbonatos)

0.01 - 0.1 m en 1,000 a0.01 - 0.1 m en 1,000 aññosos


A condiciones optimas - razón de deposición constates

Reef Flats = 0.5 - 1.5 m 1,000 añosBackreef Lagoon = 0.1 - 0.5 m 1,000 añosReef Front = 1 m 1,000 años

Sí

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosProductividad Orgánica / Razón de Sedimentación

A condiciones optimas - razón de deposición constates

Reef Flats = 0.5 - 1.5 m 1,000 añosBackreef Lagoon = 0.1 - 0.5 m 1,000 añosReef Front = 1 m 1,000 años

Razón de cambios eustáticos en el nivel del mar- causas tectónicas

0.01 m en 1,000 años- causas glaciales

10 m en 1,000 años

SíNo


‹ Facies paquete de atributos sedimentarios lithología, textura, estructuras sedimentarias, fósiles ...

‹ Lithofacies basado solamente en características sedimentarias

‹ Biofacies basado en diferencias paleontológicas

‹ Ichnofaciesbasado en fósiles traza

Carbonate Facies


‹ Facies se usan de tres posibles maneras:

1. descriptivamente

(cross-bedded oolithic grainstone facies)

2. describiendo el ambiente de deposición

(tidal flat facies)

3. describiendo procesos de deposición

(storm-deposited skeletal-mudstone facies)

Carbonate Facies


‹ Caracterización de Facies:

Thin sections, peels and polished slabs soncomúnmente necesarios para definir facies encarbonatos

‹ Microfacies :composición y textura a pequeña escala(se usan thin sections, peels and polished slabs)

Carbonate Facies

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosWilson (1975) Carbonate Facies

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosWilson (1975)‹ - 24 standard microfacies‹ - 9 standard facies belts

Carbonate Facies

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos‹Wilson (1975)‹ - 24 standard microfacies‹ - 9 standard facies belts

Carbonate Facies

‹ sucesiones de facies verticales conformables son producidas por la progradación o migración lateral de un ambiente sobre el otro

‹ Walther’s Law !


‹ Superficies en la secuencia vertical causadas pororganismos, cambios en el nivel del mar ydiagénesis también son comunes

‹ - superficies de erosión‹ - paleosuelos‹ - superficies endurecidas

(hardgrounds)

Carbonate Facies


‹ Ciclos Sedimentarios

- comunes en carbonatos

- son comunmente rítmicos (ABC, ABC, ABC)

- son comunmente ““shallowing upward sequencesshallowing upward sequences””

Carbonate Facies

Facies de carbonatos se estudian a diferentes escalas:- individualindividual bed bed (microfacies) fracciones de un metro

revela el mecanismo de deposición

Carbonate Facies

Fig. 2.5 Tucker & Wright

- secuenciasecuencia (grupo de beds) varios metrosrevela los cambios en el ambiente (pueden ser cíclicas)

Carbonate FaciesFacies de carbonatos se estudian a diferentes escalas:


- formacionesformaciones (basin analyses) decenas de metrosrevela eventos tectono/eustáticoseventos locales como globales

Facies de carbonatos se estudian a diferentes escalas:

Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosCarbonate Facies

5 procesos forman secuencias de facies características Éstas secuencias pueden ser verticales y/o laterales

1. Progradación de llanos costeros- redeposición de sedimentos de submareas sobre

llanos costeros y playas durante tormentas- produce ”shallowing upward sequences”




2. Progradación de arrecifes

arrecife crece costa afuera sobre el “fore-reef”




3. Acreción vertical se carbonatos de submareas

- en áreas de alta producción de carbonatos

- produce ”shallowing upward sequences”




4. Migración de dunas de carbonatosen áreas de alta energía- dunas marinas se mueven hacia el mar o hacia la costa dependiendo de la dirección del viento




5. Transporte y deposición costa afuera por tormentas- importante en rampas- slides, slumps, debris flows, turbidity currents ...


Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy

Cambios relativos en el nivel del mar(eustáticos & tectónicos)

controlan el potencial de acomodación de los sedimentos

… y por lo tanto controlan los patrones estratigráficos

= deposición = erosión


Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar

Depositional systems tracks

HST = High Stand System Track





LST = Low Stand System Track





TST = Transgresive System Track





SMW = Shelf Marging Wedge System Track


Sequence Stratigraphy


Depositional systems tracksFig. 2.2 Tucker & Wright




DOS tipos de sequence boundaries :

Tipo 1 : razón de disminución de nivel del mar MAYOR que la subsidencia

(nivel del mar baja POR DEBAJO de la plataforma)





DOS tipos de sequence boundaries :

Tipo 2 : razón de disminución de nivel del mar MENOR que la subsidencia

(nivel del mar NO baja POR DEBAJO de la plataforma)Se forma un Shelf Marging Wedge


procesos de deposición: sedimentación en carbonatos procesos

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