ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS ORIGINADAS POR EROSIÓN

Tema 10.- Estructuras sedimentarias producidas por erosión : Marcas erosivas originadas por
corrientes. Marcas debidas a objetos y obstáculos.- Estructuras sedimentarias de deformación :
Causas y tipos de deformaciones. Carga e inyección. Deslizamiento. Licuefacción. Estructuras por
desecación y sinéresis.
ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS ORIGINADAS POR EROSIÓN
Las estructuras sedimentarias producidas por erosión aparecen, mayoritariamente, en superficies de
estratificación como un relieve en la base de la capa sobre la superficie erosiva; tambien se pueden reconocer
en una sección vertical, por “truncación” de la estratificación o laminación por debajo de la superficie de erosión.
En algunos casos indican univocamente la dirección de flujo (paleocorrientes). El esquema a seguir, basándonos
en el binómio génesis-descripción, es considerar tres tipos principales :
•
Estructuras
erosivas
originadas
por
corrientes de agua: Se forman por erosión de
un flujo hídrico, sobre un fondo cohesivo (más
o menos lutítico), que excava surcos de
formas variadas (“scour-marks”), o bien deja
marcas producidas por el arrastre o impacto
de “objetos” sobre el fondo (“tool-marks”)
•
Pequeñas marcas que se observan en la
superficie de los sedimentos actuales.
•
Grandes
estructuras
erosivas
en
sedimentos antiguos, (canales y cicatrices de
“slump”).
ESTRUCTURAS EROSIVAS ORIGINADAS POR CORRIENTES (“SOLE MARKS”):
1.- Orígen y significado:
Son estructuras que se observan en la base de los
estratos y corresponden, generalmente, al “negativo” o calco
(molde) de una marca sobre el techo de la capa inferior, muy
ráramente se conservan las marcas originales. Así pues, al
observar cualquier irregularidad en la base de un estrato, se
puede tratar de una concavidad existente en el muro del
mismo, o bien del molde de una depresión producida en el
estrato subyacente. Ver figura adjunta, de formación y
conservación de moldes de estructuras (Ricci Luchi, 1970).
2.- “Scour marks”:
Son surcos producidos por la erosión de una corriente
sobre un fondo arcilloso o limoso, que posteriormente se
rellenan por un sedimento de granulometría mayor (arena),
obteniendose el molde o calco que se observa en sedimentos
fósiles. Según se excaven los surcos sobre una superficie
homogénea o bien existan obstáculos en la misma, se
diferencian: “flute-marks” y “crescent-marks”. Pueden
aparecer moldes aislados o bien asociados cubriendo una
superficie de estratificación.
2.1.-Flute marks :
Surco discontínuo alargado en dirección al flujo y
asimétrico. El extremo proximal es redondeado y de contornos
netos, la zona distal va atenuando el relieve hasta
desaparecer. Es dificil que se conserve la marca original y el
molde o calco se halla en la base de la capa suprayacente,
generalmente arenosa. Sirven como criterio “geopetal” para
determinar el techo y muro de una capa.
2.2.- “Crescent marks” :
Marcas en forma de herradura que se originan por erosión de
una corriente, sobre un fondo arcillosos, cuando existe un obstáculo
(canto, organismo, etc). La erosión abre un surco previo al obstáculo,
que rodea por la parte enfrentada a la corriente, atenuándose
progresivamente hacia el otro lado del “objeto”. Así adquiere la forma
de herradura. Cuando la depresión producida es cubierta por arena
queda fosilizada como estructura de base de un estrato, aunque en
realidad corresponde a su “molde”. Esta estructura sirve para
determinar la dirección y sentido de la paleocorriente, así como para
indicar la polaridad de la capa
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2.3.- Surcos longitudinales (“longitudinal ridges and furrows”) :
Estructuras espaciadas de “cordones” y “surcos” que aparecen en el muro de capas de areniscas. El
espaciado de los cordones esde 0,5-1 cm y su relieve de pocos mms.. En ocasiones aparecen como cordones
de más espesor y pasan gradacionalmente a “flutes”. Se originan por pequeños “remolinos” cerrados con ejes
paralelos a la dirección principal de flujo. La línea a lo largo de la cual descienden los “vórtices”, se imprime sobre
la capa y forma una zona de alta presión y máxima erosión. Estos surcos longitudinales pueden usarse como
indicadores de dirección de corriente. Sólo en el caso de gradación a flutes indican “sentido”.
2.4.- “Gutter casts” :
Aparecen como cordones alargados y aislados en la base de capas de areniscas o de calizas de grano
grueso. Penetran en la capa arcillosa infrayacente y en sección vertical presentan formas de “U” o de “V”; son
generalmente simétricos Sus dimensiones pueden llegar hasta 10 cm. de ancho y espesor similar. En planta son
de rectos a sinuosos y se pueden extender varios metros. Son surcos producidos por un flujo que transporta
granos gruesos y su hidrodinámica se corresponde con “vortices” helicoidales con sus ejes horizontales paralelos
al flujo.
3.- “Tool marks” :
El arrastre o impacto de partículas sobre un fondo arcilloso, origina surcos de distinto tamaño y forma,
segú se trate del arrastre de un “objeto” por el fondo, o bien el impacto o el impacto-rebote de objetos.
Las irregularidades sobre un fondo arcilloso labrado
por partículas, queda impreso en los sedimentos de
granulometría mayor, depositados más tarde, y por lo tanto
en la base de la nueva capa. En sedimentos antiguos lo que
se observa es el molde de la estructura. En series
turbidíticas son frecuentes y se producen por corrientes
“turbulentas”, que viajan sobre una “alfombra” transportada
por tracción o capa fluida basal muy densa ; las partículas
que constituyen esta “alfombra” son las que erosionan el
fondo.
Según la génesis de las formas producidas, se pueden
distinguir :
• Marcas contínuas :
• “Grooves”
• “Chevrons”
• Marcas discontínuas :
Tipos de “tool-marks” generados por las distintas formas
de arrastre, impacto y rebote (Collinson &Thompson,
• “Prod marks” y “bounce marks”
1982).
• “Skip marks”
ESTRUCTURAS MENORES OBSERVABLES SOBRE LA SUPERFICIE DE SEDIMENTOS.
Este tipo de estructuras sedimentarias, de pequeña escala, originadas por erosión del agua y el viento
sobre la superficie de sedimentos actuales (más comunes en arenas y fangos), se conservan ráramente sobre
las superficies de estratificación de sedimentos antiguos.
1.- Formas menores de erosión hídrica :
Sobre superficies arenosas y fangosas, aparecen estructuras de tipo “crescent-marks”, originadas por la
presencia de un “obstáculo” (en este caso fragmentos de conchas, de huesos, etc.) y , a veces, realzado el surco
por acumulación de minerales de la arena. Los “rill marks” son pequeñas acanaladuras de morfología
dendrítica y extremos difuminados que se producen en el techo de sedimentos arenosos. Se producen sobre la
superficie del sedimento expuesto (emergido), por divagación de los “hilillos” de agua en la base de una
corriente. Son frecuentes en ambientes de playas y en taludes de barras mareales, en momentos de marea baja;
suelen ser destruidos cuando sube el nivel del agua. Tienen un potencial muy bajo de conservación.
2.- Formas de erosión eólica :
Los vientos fuertes, al incidir sobre sedimentos poco cohesivos, pueden producir formas que recuerdan a
los “flutes”, son frecuentes en superficies desérticas actuales. También se localizan alrededor de fragmentos
orgánicos o de cantos (obstáculos). Su potencial de conservación es muy bajo.
GRANDES ESTRUCTURAS EROSIVAS (CANALES) :
En sedimentos antiguos, son relativamente frecuentes las estructuras erosivas y fosilizadas por otros
materiales. En este caso, utilizaremos el término de “canal” para designar cualquier estructura correspondiente
a “surcos” “abiertos” por erosión, desde unos pocos centímetros a grandes dimensiones, que posteriormente son
rellenados por sedimentos.
ESTRUCTURAS SEDIMENTARIAS DE DEFORMACIÓN
Las estructuras de deformación de la estratificación se forman por procesos físicos (no tectónicos) que
actuan despues del depósito del sedimento, pero durante los primeros momentos de la compactación. Su
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génesis va ligada a movimientos regidos por la gravedad (carga, arrastre, deslizamiento, etc) y en muchas
ocasiones a la fluidificación (licuefacción) de los materiales y al “escape” de agua de los sedimentos durante
la compactación. Los efectos de los procesos citados se traducen en repliegues, fracturas, brechas, inyección,
etc. que producen la deformación y/o destrucción parcial o total de la estratificación.
A partir de la génesis de éstas estructuras y de las geometrías resultantes, se pueden diferenciar los
principales tipos de estructuras de deformación :
•
Estructuras de carga (“load casts”).
•
Estructuras almohadilladas (“ball and pillow structures”).
•
Laminación “convoluta” (“convolute lamination”).
•
Estructuras de inyección e intrusión.
•
Estructuras “slump” y contorsionadas.
•
Estructuras menores sobre superficies de estratificación.
ESTRUCTURAS DE CARGA (“LOAD CASTS):
Aparecen como relieves de forma irregular que sobresalen del muro de los estratos, en especial de
areniscas. Para que se formen y conserven es necesario que el nivel infrayacente a las areniscas sea más
blando (lutitas, limolitas, margas, etc.). Se diferencian de las estructuras de muro ligadas a corrientes por su
forma irregular. Cada estructura individual puede ser de orden milimétrico a decimétrico y de morfología
“bulbosa”, destacando en la superficie del muro del estrato con convexidad hacia abajo. Su génesis es la
respuesta a “inestabilidades gravitacionales” originadas por el depósito de sedimentos relativamente densos
sobre otros de menor densidad (Loewe, 1975). La diferencia de viscosidad (Ankettel et al, 1970) es otro factor
a tener en cuenta. Las causas pueden ser debidas a factores penecontemporáneos del depósito (relleno de
marcas de corriente, depósito diferencial ligado a ripples de corriente, etc) o a procesos ligados al escape de
agua de los sedimentos, durante la compactación. En todos los casos, una vez iniciada la estructura, la
fluidificación juega un papel fundamental.
En la figura se recogen algunos modelos genéticos de
deformaciones, en relación con factores contemporáneos al
depósito (Dzulynsky&Walton, 1965):
A).”Load cast” debido al relleno de una marca de corriente.
Si la deformación es débil se reconocerá la estructura original
(p.e. “flute” deformado por carga).
B).La irregularidad inicial corresponde a ripples asimétricos
en la capa de areniscas.
B´).Caso especial del anterior; en una zona se van
deformando por carga ripples aislados que llegan a ella por
migración y se van apilando, quedando deformados por carga.
C).Capa de arenas de espesor uniforme sobre lutitas. Un
“evento” (sismo, etc) sacude los materiales y la deformación se
acentúa por efecto de la fluidificación de la capa de arenas.
ESTRUCTURAS ALMOHADILLADAS (“BALL AND PILLOW” STRUCTURES) :
Genéticamente son similares a las descritas anteriormente, la diferencia es que en este caso hay rotura
de estratos, con lo que se delimitan “pseudonódulos” del material que formaba el estrato original de areniscas.
Predominan las formas planas o cóncavas hacia el techo y convexas hacia la parte inferior (“almohadillas”).
Normalmente, los “pseudonódulos” estan rodeados por lutitas y se alinean según las superfícies de
estratificación, aproximadamente en la posición del estrato original deformado.
Se forman en sedimentos arenosos
saturados de agua, por el efecto de un descenso
vertical (provocado por efecto de sobrecarga) en el
seno de un fango lutítico hidroplástico. La
estructura interna es muy particular ya que la
laminación o la estratificación de las areniscas (o
calizas) se adapta a la forma del nódulo, en
especial en la parte convexa del mismo.
La simetría de los “pillows”, tanto en la
forma como en la estructura interna, indican que los
movimientos laterales no tienen mucha importancia
en la génesis. Este hecho marca la diferencia
fundamental entre estas estructuras y los nódulos
originados por “slumping”. Su mayor interés está
en su utilización como criterio de polaridad.
LAMINACIÓN CONVOLUTA (“CONVOLUTE LAMINATION) :
Estructuras consistentes en una disposición de las láminas contorsionadas y replegadas, dentro de
un estrato. Aparece, en sedimentos con tamaños de grano de arena fina y muy fina (1/4 a 1/16 mm.). Su
geometría es compleja, las láminas presentan pliegues de forma y “apretamiento” diversos; los planos axiales de
los pliegues pueden ser perpendiculares u oblícuos a la estratificación. La deformación crece hacia la parte
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superior y las “crestas” pueden estar decapitadas por láminas posteriores, no deformadas. Su génesis se
explica por el deslizamiento de sedimentos plásticos y deformación de carga simultánea, junto con la licuefacción
parcial del material.
ESTRUCTURAS DE INYECCIÓN O INTRUSIÓN :
Bajo esta denominación se engloban distintas formas construidas por areniscas, en el interior o en la
superficie de los estratos, y que se conocen por nombres alusivos a la forma de cada tipo. Las principales son :
1).Diques y filones de arena ; 2).Volcanes de arena y 3).Polígonos de arena y “pseudo-mud-cracks”.
1.-Diques y filones de arena :
Cuerpos irregulares de areniscas, de algunos cms. o
dms. de ancho, que se disponen cortando estratos en
lutitas y margas. Suelen estar relacionados con niveles de
areniscas interestratificados. Su génesis está ligada a
licuefacción de arenas de grano fino-muy fino, bajo un
espesor de sedimento grande, que origina que la arena se
comoporte como plástica y se “inyecte”, tanto hacia arriba
como hacia abajo; esto supone la acción de un “evento”
que inicie las fracturas, a través de las cuales penetra el
Diques de arena : 1.-Niveles de areniscas. 2.-Lutitas. 3.material arenoso.
Diques o filonesde arenas (Andrieux, 1967).
2.-Volcanes de arena :
Son estructuras que aparecen en una superficie de estratificación individual, su forma se asemeja a un
cono volcánico, con diámetros de hasta 10-15 cm. y altura de hasta 2 cm. Su génesis está ligada a filones y
diques de arena y se diferencia de ellos en que el material arenosos llega a la superficie del fondo deposicional y
se derrama.
3.-Polígonos de arena y pseudo-mud cracks :
Son estructuras que se observan en la superficie de estratificación, su nombre alude a la forma de
polígonos irregulares de arena, desde centímetros a un metro. Su origen está ligado a niveles de arena que se
pueden fluidificar y cubiertos por un delgado nivel lutítico, por la acción de una sacudida (sismo, tormenta, etc) la
arena fluidificada pasa a ocupar mayor superficie, mientras que el nivel superior responde agrietándose, la arena
asciende por las grietas y aflora formando polígonos.
ESTRUCTURAS “SLUMP” Y CONTORSIONADAS :
Las estructuras “slumps”, son deformaciones penecontemporáneas a la sedimentación, formadas por
deslizamiento de una masa de estratos previamente depositados. El nombre de “slump” se reserva para
designar procesos de deslizamientos por gravedad y de magnitudes horizontales pequeñas. Hay estructuras
similares, pero originadas por empujes laterales (p.e. empuje de un glaciar sobre sedimentos fluvioglaciares o
glaciolacustres, previos), que se denominan “contorsionadas”; son poco frecuentes y de dimensiones menores
que las anteriores.
Las estructuras de “slumps” se ponen especialmente de manifiesto en series estratigráficas con alternacia
de materiales competentes e incompetentes (areniscas-arecillas, calizas-margas, etc). La estructura resultante
es un conjunto de materiales plegados y en muchos casos fracturados, intercalados entre estratos paralelos, que
cortan las partes superiores de los materiales afectados, que pueden llegar a tener hasta decenas de metros de
potencia.
ESTRUCTURAS MENORES SOBRE SUPERFICIES DE ESTRATIFICACIÓN :
1.- Grietas de desecación (“mud-cracks”) :
Son estructuras muy abundantes en superficies desecadas, de diversos ambientes sedimentarios
(llanuras aluviales, playas, zonas supra e intermareales, etc), en las que se “abren” fisuras, que a veces se
rellenan parcialmente por otros sedimentos. Su génesis, en todos los casos, está ligada a “desecación” con la
consiguiente contracción del material lutítico y la actuación de “tensiones horizontales, cuya intensidad disminuye
desde superficie hacia abajo.
2.-Grietas de sinéresis :
Aparecen en alternancias finas de fangos y arenas, también en sedimentos carbonatados y evaporíticos,
bajo condiciones subacuáticas. Suelen aparecer como relieves “positivos” sobre la bases de capas de
areniscas. En planta las grietas de sinéresis tienen forma irregular o geometría radial. La génesis de estas grietas
está ligada a la pérdida de agua intersticial, por reorganización de sedimentos arcillosos con alta porosidad
inicial, como las arcillas, en parte debida a floculación o por cambios de volumen de ciertos minerales arcillosos
(“sinéresis”).
3.-Marcas de gotas de lluvia (“rain-drop impresions”) :
Sobre superficies superiores de estratificación, en fangos, limos y areniscas, pueden aparecer pequeñas
“impresiones” circulares correspondientes a impactos de gotas de lluvia, están comúnmente asociadas a grietas
de desecación. Se han confundido desde con pequeñas burbujas de escape de fluidos, hasta con huellas de
actividad orgánica.
BIBLIOGRAFÍA :
•
BOGGS, S. (1995). “Principles of Sedimentology and Stratigraphy”, 2ª edición, Prentice Halls, Inc.
•
COLLINSON J.D. & THOMPSON, D.B.(1982) “Sedimentary structures”, George Allen & Unwin.
•
CORRALES, I., ROSSELL, J., SANCHEZ DE LA TORRE, L., VERA, J. y VILAS, L. (1977). “Estratigrafía”.
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FORMACIÓN DE MOLDES DE GRIETAS DE DESECACIÓN (Ricci Lucchi, 1970)
FORMACIÓN DE MOLDES DE CRISTALES DE SAL EN SEDIMENTOS TERRÍGENOS
A. Carga transportada enteramente en
suspensión : la corriente turbulenta
erosiona el fondo arcilloso y forma
“scour- marks”.
B. La alfombra de tracción impide que la
corriente turbulenta erosione el fango.
Las partículas de la alfombra de tracción
siguen un camino recto, paralelo a la
dirección de flujo y forma “tool marks”
FORMACIÓN DE UN “GROOVE- MARK” : Con y sin conservación del objeto
excavador (Ricci Lucchi, 1970).
MARCAS DE IMPACTOS : A. “Bounce mark”. B. “Prod mark (Ricci Lucchi, 1970)
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FORMACIÓN DE UN HARD-GROUND : Etapas sucesivas según Kennedy y Jugnet
(1974)
ESTRUCTURA INTERNA DE LOS NÓDULOS : A. Pettijhon y Potter (1964). B. Macar
(1964) y C. Dzulynski y Walton (1965).
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CRESCENT – MARKS
Red de flujo ocasionada por la presencia de un obstáculo sobre una
capa y zonas de erosión y sedimentación (Sengupta, 1966)
SURCOS LONGITUDINALES
(longitudinal ridges and furrows)
Trayectoria
de
flujo
asociado al desarrollo de
surcos
logitudinales.
a).
Sección vertical normal al flujo
y b). Planta ( Allen, 1971).
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