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Resumen - Beach and shoreface sediments (Einsele, 2000)


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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