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.

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