Resumen Ambiente Sedimentario(Sedimentos de playa y shoreface)
1. Procesos Costeros: Olas y Corrientes generados por oleaje.
Las olas son el resultado de una transferencia de energía mecánica del viento a la superficie del agua. La superficie del océano puede absorber mucha más energía de la atmósfera que lo que puede un pequeño lago. Algo importante a destacar es que las olas no transportan agua, y por lo tanto, no inducen corrientes. Este es un efecto secundario que ocurre en aguas poco profundas donde las olas profundas son transformadas en olas de poca profundidad y finalmente se disipan. Un cambio significativo en las características de la ola, ocurre si la profundidad del agua es de 1/6 y 1/8 de la longitud de la ola. Luego de que la longitud de onda y la velocidad disminuye, su energía se concentra en un área más pe queña y su altura aumenta (fig. 1).
Al mismo tiempo, la órbita circular de las partículas de agua se transforman en orbitas elípticas, y mientras más cerca este del lecho, el movimiento queda como oscilando bidireccionalmente. Al acercarse a la costa (shoreface) y a la playa, las olas son más cortas y asimétricas, y su altura aumenta hasta que colapsa en la rompiente.
Fig. 1. Transición de olas de alta profundidad a baja profundidad, escurrimiento y reflujo en
la zona Shoreface.
Si un frente de oleaje migra oblicuamente hacia la costa, su sección más cercana a tierra “toca el fondo”, produciendo que las olas sufran refracción y cambien su rumbo hacia la tierra (fig. 2.a). De esta manera la energía de la ola se concentra en la “cabecera”, en la que promueve una fuerte erosión, exhibido por acantilados y plataformas cortadas por oleaje de baja altura (fig. 2.c). En situaciones de avance o inactividad de erosión de acantilados, las zonas de playa pueden consistir principalmente de bloques desprendidos y grava presentando imbricación. En bahías protegidas por cabeceras, la energía de las olas está reducida por refracción y en lugar de erosión, prevalece la deposición de arena a lo larg o de la playa. Esto favorece el desarrollo de líneas costeras irregulares, generalmente jóvenes, que están controladas por líneas costeras enderezadas tectónicamente estables (antiguas).
Por el efecto de asomeramiento se transporta agua hacia la playa, donde corre sobre el foreshore como rebalaje y retorna por la gravedad. Si el agua ingresa de forma oblicua, el retorno del reflujo se orienta de forma paralela a la costa, esto contribuye a la corriente de longshore que fluye en la depresión del foresho re (fig 2.b, d). Estas regresan hacia el mar como corrientes de resaca, si se encuentran presente en la zona de rompiente, se puede formar canales erosivos que acarrea arena de grano fino y en algunos caso gravilla, donde se transportan principalmente a través de carga de fondo y en parte por el movimiento de “serrucho” conocido como deriva litoral causado por el rebalaje oblicuo (fig. 2.d). A través de la migración de la arena trasportada por corrientes de longshore (provenientes de desemboque de ríos, erosión de acantilados) pueden generar ciertas características de playa como los ganchos, flechas litorales (spits), tombolos planicies de cheinier (fig 2.b).
Fig. 2. a, b Dos etapas de erosión de cabeceras debido a refracción de ola y transporte de
arena Longshore. c Plataforma de corte por oleaje y erosión de acantilados. d Movimiento de arena en la Zona Foreshore.
2. Balance de arena en zonas de playas y shoreface
Los cambios de regímenes hidráulicos son reflejados por el perfil de shoreface de la playa y sus sedimentos y depende del equilibrio entre el tamaño de grano y el tipo de onda. En zonas costeras de fuerte oleaje (alta energía) se encuentran perfiles de baja pendiente, debido a que la energía se disipa a lo largo de las playas anchas y planas, mientras que en las zonas de bajo oleaje (baja energía) la pendiente es más escarpada, la cual también aumenta si se encuentra una mayor cantidad de arena de granos gruesos. El perfil también varía con las estaciones, se presenta un ciclo donde en invierno se retira parte de la arena de la playa por el oleaje fuerte (bajada de perfil), y la depositación en la playa por un régimen bajo de oleaje en verano (subida de perfil).
Estructuras y formas de lechos sedimentarios
Estas reflejan la transformación del oleaje de alta profundidad al asomeramiento y generan flujos del lecho hacia la costa en la zona foreshore bajo condiciones de regímenes de flujo superiores. En profundidades altas (10m-20m) se presentan ondulaciones simétricas de cresta larga (producidas por oleaje de tormenta) son bioturbadas en condiciones de clima estable. Más hacia la tierra, las ondulaciones se vuelven más asimétricas, irregulares y de cresta corta, en la zona de rompiente se encuentran mega-ondulaciones de forma de menguante (fig. 1). En la zona foreshore se puede presentar la forma de lecho de estratificaciones cruzada, en la playa se encuentra marcas de entrecruzamiento y kolk marks por rebalaje, en algunos casos puede haber depósitos de placeres de minerales pesados en este sector.
Riberas de alta energía
La textura y secuencia lateral de la forma de lechos puede ser modificado por shorefaces de alta energía que puede exhibir bancos de arena paralelas a la costa. Estas pueden migrar en varias direcciones y presentan estratificación a gran escala con un buzamiento muy leve hacia la playa con laminación casi horizontal, estratificación cruzada a pequeña escala también es común. Si no exhiben banco de arenas, se presentan dos zonas planas de estratificación, la zona foreshore interior y exterior (en la zona de rompimiento)(fig. 1). Entre estas zonas el lecho se vuelve rugoso debido a la erosión irregular y condiciones de depositacion. Para el caso de depósitos de gravilla en el shoreface, estas se presentan con ondulaciones grandes y asimétricas (1m - 1,5m de largo).
3. Tormentas y depósitos de tormentas (tempestitas)
Las tormentas pueden depositar material arenoso en dos zonas diferentes: Backshore (capa supramareal de tormentas), aguas profundas más allá de la zona Shoreface (tempestitas). Las tempestitas son laminaciones de arena y arcilla que poseen considerable extensión lateral.
Generación y acción de una tormenta
Las tormentas pueden afectar procesos sedimentarios en zonas costeras, en la plataforma interna y externa. Estas se desarrollan bajo condiciones climáticas y geográficas.
Considerando tres mecanismos, tenemos:
- - Tormentas tropicales (huracanes): se inicia en las regiones de baja latitud dentro del cinturón de los vientos alisios prevaleciendo durante periodos de calor que provocan gradientes de temperatura suave entre los polos y el ecuador.
- - Tormentas extra tropicales: son comunes en la zona de latitud media de circulación atmosférica en frentes polares, son más frecuentes en periodos fríos con fuertes gradientes de temperatura.
- - Los mozones: producen tormentas orientadas a tierra, creadas cuando grandes sectores continentales establecen una intensa temperatura máxima en verano y bajas temperaturas mínimas en invierno.
Las corrientes geostróficas son aquellas corrientes de fondo no canalizadas, ni confinadas producidas por el hundimiento de masas de agua. En regiones de marea alta, pueden aumentar a través del retroceso de la marea. Estas corrientes actúan junto con las marejadas inducidas por tormentas causando un flujo combinado. El shoreface y la plataforma interna se encuentran dominadas por cizallamiento oscilatorio provocado por el oleaje, mientras que los entornos más profundos son controlados por corrientes constantes y oblicuas en alta mar o paralelas en tierra. La red de esfuerzo cortante impartida en el fondo del mar puede desgastar y mover los sedimentos durante la mitad del ciclo de la ola (fig. 3).
Las olas de tsunami son generadas por terremotos submarinos, erupciones volcánicas o grandes caídas de rocas y deslizamientos submarinos, estas olas pueden inundar tierras bajas y producir backflow a alta velocidad. El backflow de un tsunami, es canalizado, tiene una alta capacidad de erosionar y transportar material de grano grueso en aguas relativamente profundas generando un depósito llamado “tsunamitas” muy parecidos a las tempestitas.
Fig. 3. Combinación de flujos (corriente geostróficas actuando junto a marejadas).
Características de las Tempestitas
A mayor profundidad, los flujos pluviales combinados se vuelven dominantes dando lugar a corrientes onduladas de arena fina y limosos lechos, las tempestitas distales ocurren en profundidades de hasta 50 metros y a veces más. Las tempestitas costeras presentan una serie de estructuras sedimentarias y entre ellas encontramos: estratificación cruzada de bajo ángulo (hummocky), estratificación cruzada, laminación paralela y estratificación cruzada en artesa. En aguas menos profundas la subdivisión gradual a menudo se reduce, en cambio las estructuras ya mencionadas son más frecuentes. A mayores profundidades las estructuras están parcialmente producidas por tormentas que afectan a la arena y el limo fino previamente depositado. A menudo están formado por fragmentos de rocas pequeños tamaño grava, conchas, rotas de moluscos y otros organismos.
Otras características de las tempestitas
Su granulometría se extiende de grano grueso (arena y grava) a los tipos de limo y barro, encontrándose tipos siliciclásticas, restos de fósiles con areniscas calcáreas, wackstones o packstones.
Los procesos de fusión o mezcla son fenómenos comunes de la zona proximal, estos indican que una tempestita preexistente gruesa o delgada fue modificada por tormentas posteriores o luego se incorporó material, lo cual puede ocurrir varias veces. La icnofacies de los sedimentos fangosos de tempestitas se caracteriza normalmente por bioturbación entre intervalos largo de tiempo en el que ocurrió cada tormenta. Las marcas en la base de las tempestitas indican una relación característica de ambientes someros. Las icnofacies post evento de tempestitas consisten en grietas rellenas de organismos fósil en forma de “u”, estas tempestitas son enterradas solo en la parte superior.
Frecuencia de los eventos de tormenta y tempestitas
Las secuencias muy extensa de tempestitas requieren de una continua fuente substancial de arena siliciclástica y/o bioclástica, que generalmente son proporcionados por los deltas de los ríos, la rápida erosión de los acantilados costeros, o la producción de carbonato en los márgenes de la rampa oceanográfica. Las secuencias de capas antiguas de tempestitas indican un intervalo de recurrencia del orden de 1 ka – 10 ka. Esto sugiere que muchas de las formas de capas prominentes son eliminadas o tapadas por extraños acontecimientos posteriores.
Tendencia Proximal-Distal y secuencias de tempestitas
Las tempestitas distales son delgadas y de grano fino y muestran las mismas estructuras sedimentarias inorgánicas como las turbiditas distales, pero difieren de las turbiditas en sus características de fauna y tendencias de facies verticales. Las derivaciones con o sin sedimento de numerosos eventos sucesivos de tormenta pueden acumular secuencias rítmicas de tempestita-lutita en las cuencas de subsidencia. Estas secuencias pueden reflejar tres tendencias:
- - Condiciones de estado estable en ambiente de playa-plataforma, la tasa promedio de sedimentación compensa más o menos la subsidencia. Se desarrollan secuencias de tempestitas gruesas con estantes de lodo.
- - La tasa promedio de sedimentación es menor que la subsidencia. Tempestitas de grano grueso a tempestitas de grano fino, y finalmente acaban con tempestitas de lodo confuso.
- - Cuencas poco profundas, con una tasa de sedimentación mayor que la subsidencia. La secuencia de tempestita resultante se engruesa hacia arriba, y la zona de transición desde la plataforma de lodo hacia la playa siliciclástica o bioclástica será de un espesor determinado.
Bibliografía
- Einsele, G. (2000). Coastal and Shallow Sea Sediments. En Sedimentary basins – Evolution, facies, and sediment budget (2ª. ed., pp. 94-108). Berlin: Springer.
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