FLUJOS GRAVITACIONALES DE SEDIMENTOS

Flujos Gravitacionales de Sedimento
Existen 3 mecanismos principales de transporte de sedimento grueso hacia mar profundo,
a saber; derrumbes deslizamientos y flujos de masa, los flujos de sedimento movidos
pendiente abajo por efecto de la gravedad, han sido llamados “flujos gravitacionales de
sedimento“ por Middleton y Hampton (1976), los cuales distinguen
cuatro tipos
principales, siendo los mas conocidos los flujos por corrientes de turbidez. Los flujos
gravitacionales de sedimento se diferencian de los deslizamientos o de los derrumbes
principalmente por el grado de deformación interna, la cual es máxima en los flujos,
intermedia en los derrumbes y mínima en los deslizamientos. Por otra parte los F.G.S. se
distinguen de los flujos gravitacionales de fluido por la importancia relativa que tiene el
sedimento o el fluido al conducir al flujo. En los F.G.S., el sedimento es transportado
bajo la influencia de la gravedad y el movimiento de sedimento acarrea al fluido
intersticial, esto los diferencia de los flujos gravitacionales de fluido tales como ríos
(donde el fluido se mueve corriente abajo por gravedad y este mueve al sedimento) o
viento (el cual sopla partículas con el). Los mecanismos de suspención, saltación y
tracción son comunes de los dos tipos de flujos, sin embargo, en los F.G.S. existen otros
mecanismos considerados de menor importancia en flujos gravitacional hacia arriba,
interacción directa entre granos y el sostén de granos por un flujo cohesivo.
Los F.G.S. pueden ser de dos tipos: Flujos de sedimento altamente concentrados, en los
cuales el sedimento puede ser sostenido por una variedad de procesos o mecanismos
incluyendo turbulencia o B) Corrientes de turbidez, las cuales son flujos de sedimento de
concentración relativamente bajas. Las densidades de los flujos altamente concentrados
son un poco menores que las de sedimento no consolidado (1.5 a 2.4 g/cm³) en cambio
las de corrientes de turbidez tienen densidades entre 1.03 y 1.3 g/cm³ (agua de mar 1.0258
g/cm³). La clasificación de F.G.S. propuesta por Middleton y Hampton (1976) se basa en
el tipo de mecanismo de soporte de grano e identifica a tipos principales (figura 1).
1) Flujos de sedimento fluidificado: En los cuales el sedimento se sostiene por el flujo de
fluido que escapa de entre los granos a medida que estos se asientan por gravedad. 2)
Flujos de grano: En los cuales el sedimento se sostiene por interacciones directas de
grano a grano. 3) Flujos detríticos: En los cuales los granos masa gruesos se sostienen en
una mezcla de sedimento fino y fluido intersticial como matriz con un campo de
consistencia a finita. 4) Corrientes de turbidez: En las cuales el sedimento se sostiene
principalmente por la componente vertical de la turbulencia del fluido .
Es posible que existan transiciones entre los diferentes tipos de fgs altamente
concentrados, en parte por la probabilidad de que dos o más mecanismos de soporte
actúen simultáneamente (por ejemplo, presión dispersiva y fluidificación, o soporte por
Flujos Gravitacionales de Sedimento
Término general
Término
específico
Mecanismo de
soporte de
sedimento
Depósito
Corrientes
de turbidez
Turbulencia
Turbidita
distal
Flujo de
sedimento
Fluidificado
Flujo entre
granos hacia
arriba
Turbidita
proximal
Flujo de
Granos
Interacción de
granos
Conglomerado
resedimentado
Flujoturbiditas
Flujo
detrítico
Soporte de
matriz
Lodolitas
con cantos
matriz y presión dispersiva), y por otra parte por la inestabilidad de flujos grandes de alta
velocidad que tienden a hacerse turbulentos a medida que el flujo se acelera y no
turbulentos cuando el flujo se frena antes de la fase principal de depositación.
FLUJOS DE SEDIMENTO FLUIDIFICADO
Los flujos de sedimento fluidificado son movimientos no cohesivos, licuados de
partículas. El material es expandido y se comporta como un fluido viscoso cuando es
atravesado por un flujo (hacia arriba). Esto puede suceder en arenas con empaque pobre
cuando la presión de los poros se eleva por arriba de la presión hidrostática. Los granos se
sostienen por el fluido en lugar de contacto entre granos y el sedimento se mueve
pendiente abajo como un tapete de tracción. La fluidificación como mecanismo de
transporte tiene el problema de que la presión de los poros se disipa muy rápidamente
pero su importancia estriba en su ocurrencia combinada con otros mecanismos de
soporte. La depositación ocurre cuando la presión en los poros decae y el flujo se paraliza
gradualmente del fondo hacia arriba.
FLUJOS DE GRANO
Los flujos de grano son el resultado del contacto de grano a grano en lugar de turbulencia
del fluido (Bagnold, 1954). Esta presión dispersiva es proporcional al esfuerzo cortante
transmitido por los granos. En estos flujos el sedimento se mueve pendiente bajo por
acción de la gravedad y los granos se mantienen en un estado de dispersión,
principalmente por que rebotan al golpearse unos con otros. Esta presión dispersiva debe
vencer la tendencia de los granos a asentarse. Algunos autores han descrito a los flujos de
grano como “Esfuerzo Tangencial Laminar de Sedimento No Cohesivo”, lo cual implica
la ausencia de turbulencia. Bagnold (1954, 1956) concluyó en sus experimentos que
sedimento con buen empaque suprime la turbulencia de pequeña escala en el fluido
intersticial y por lo tanto su papel en flujos de grano es despreciable. Sin embargo, es
probable que en condiciones de alta energía el flujo se vuelva turbulento, en cuyo caso la
turbulencia ayudaría al sostén de los granos; por lo tanto puede existir continuidad entre
los flujos de grano y las corrientes de turbidez y algunos flujos pueden ser la combinación
de los dos tipos. En estos flujos, la depositación ocurre por emplazamiento de masa, esto
es, el cese repentino del flujo por depositación simultanea de una capa de varios granos
de espesor.
FLUJOS DETRITICOS
Los flujos detríticos son movimientos de mezclas de detrítos de roca y agua inducidos por
gravedad. Los flujos detríticos se asemejan a concreto húmedo y los granos son
sostenidos por consistencia y flotabilidad. Los minerales arcillosos y el agua forman un
lodo con cohesión finita o consistencia lo cual sostiene al flujo. El soporte de granos por
la consistencia del fluido (propiedad que el agua no posee) distingue a los flujos detríticos
verdaderos de los flujos de grano o de las corrientes de turbidez. La depositación ocurre
por emplazamiento de masa repentino cuando la fuerza que mueve al fluido disminuye
hasta un valor menor que la consistencia de la mezcla. Los flujos detríticos pueden ser la
explicación de la poca acumulación de sedimento en los flancos superiores de los montes
marinos.
Podemos encontrar a los flujos detríticos en la naturaleza combinados con presión
dispersiva y hasta con turbulencia pero los mecanismos de soporte principales son
consistencia y flotabilidad.
CORRIENTES DE TURBIDEZ
Las corrientes de turbidez son corrientes inducidas por gravedad, cortas en duración,
intensas y formadas por mezclas diluidas de sedimento y agua, lo cual aumenta la
densidad del fluido y la hace mayor que la densidad del agua que lo rodea. El movimiento
de estas corrientes se mantienen por turbulencia interna (Kuenen y Migliorini, 1950). La
mayoría de las corrientes de turbidez parecen originarse en cañones submarinos, pero una
vez que llegan a las regiones distales de los abanicos submarinos y en el piso de las
cuencas, aparentemente se dispersan lateralmente y forman las planicies abisales. La
depositación del sedimento de las corrientes de turbidez, forma Turbiditas, las cuales se
caracterizan por tener laminación gradada, clasificación moderada y estructuras primarias
bien desarrolladas. La mecánica de flujo de las corriente de turbidez y las caracteristicas
de las turbiditas han sido bien estudiadas, pero el origen de las corrientes no está muy
claro todavia. Las turbiditas, derrumbes y deslizamientos se encuentran asociados y es
posible que los dos últimos generen a las corrientes de turbidez, aunque los derrumbes y
deslizamientos son de mucha mayor densidad. Un problema pues, es como los
sedimentos marinos se diluyen lo suficiente para generar una corriente de turbidez, debe
existir entonces un paso intermedio entre las corrientes de turbidez y los derrumbes y
deslizamientos. Es posible que este paso sean los flujos detríticos.
En una corriente de turbidez, la cabeza tiene una presión mayor que la del fluido que la
rodea y este exceso de presión parece ser que dirige a la corriente. La presión de la cabeza
es mantenida por el cuerpo, el cual tiene mayor velocidad que la cabeza e inyecta fluido a
esta constantemente (figura 3), el fluido es despues devuelto al cuerpo al producirse
ondas en la interfase que rompen justo atraz de la cabeza. La corriente debe mantener un
cierto valor de velocidad para compenzar el arrastre generado dentro del flujo. Parece ser
que la velocidad mínima de las corrientes es de aproximadamente 13 cm/s (0.468 km/h).
La velocidad promedio de las corrientes de turbidez es de aproximadamente 90 km/h y
estas acarrean hasta 3 kg/m³ de material, pudiendo distribuirlo hasta distancias de 1000
km de la fuente. En su evolución, una corriente de turbidez puede tener caracter neutro,
erosional, depositacional retrabajando o depositacional deformando.
Estudios sobre la ruptura de cables submarinos han proporcionado evidencias importantes
acerca de la fuerza y velocidad de las corrientes de turbidez.
La depositación ocurre cuando la corriente no es lo suficiente fuerte para sostener
tamaños grandes o cuando el piso cambia repentinamente a pendientes menores.