Esta turbidita de la arenisca Becke-Oese del Devónico de Alemania es un ejemplo de un depósito procedente de un flujo de gravedad de sedimentos. Tenga en cuenta la secuencia completa de Bouma .
Un flujo por gravedad de sedimentos es uno de varios tipos de mecanismos de transporte de sedimentos , de los cuales la mayoría de los geólogos reconocen cuatro procesos principales. Estos flujos se diferencian por sus mecanismos dominantes de soporte de sedimentos, [1] [2] que pueden ser difíciles de distinguir ya que los flujos pueden estar en transición de un tipo a otro a medida que evolucionan cuesta abajo. [3]
Mecanismos de soporte de sedimentos.
Los flujos de gravedad de sedimentos están representados por cuatro mecanismos diferentes para mantener en suspensión los granos dentro del flujo.
Flujo de granos : los granos en el flujo se mantienen en suspensión mediante interacciones grano a grano, y el fluido actúa solo como lubricante. Como tal, las colisiones entre granos generan una presión dispersiva que ayuda a evitar que los granos se salgan de la suspensión. Aunque son comunes en entornos terrestres en las superficies de deslizamiento de las dunas de arena , los flujos de grano puro son raros en entornos subacuáticos. Sin embargo, las interacciones grano a grano en corrientes de turbidez de alta densidad son muy importantes como mecanismo que contribuye al soporte de sedimentos. [4]
Flujo licuado / fluidizado – Se forma en sustancias granulares no cohesivas. A medida que los granos en la base de una suspensión se sedimentan, el fluido que es desplazado hacia arriba por la sedimentación genera presiones de fluido de poro que pueden ayudar a suspender los granos en la parte superior del flujo. La aplicación de una presión externa a la suspensión iniciará el flujo. Esta presión externa puede ser aplicada por un choque sísmico , que puede transformar la arena suelta en una suspensión altamente viscosa como en las arenas movedizas . Generalmente, tan pronto como el flujo comienza a moverse, se produce una turbulencia del fluido y el flujo evoluciona rápidamente hacia una corriente de turbidez. Se dice que los flujos y las suspensiones se licuan cuando los granos se depositan hacia abajo a través del fluido y lo desplazan hacia arriba. Por el contrario, se dice que los flujos y las suspensiones se fluidizan cuando el fluido asciende a través de los granos, suspendiéndolos temporalmente. La mayoría de los flujos son licuados y muchas referencias a flujos por gravedad de sedimentos fluidizados son de hecho incorrectas y en realidad se refieren a flujos licuados. [5]
Flujo de escombros o flujo de lodo : los granos se sustentan en la fuerza y flotabilidad de la matriz. Los flujos de lodo y de escombros tienen fuerza cohesiva, lo que hace que su comportamiento sea difícil de predecir utilizando las leyes de la física. Como tal, estos flujos exhiben un comportamiento no newtoniano . [6] Debido a que los flujos de lodo y de escombros tienen fuerza cohesiva, los clastos inusualmente grandes pueden flotar literalmente sobre la matriz de lodo dentro del flujo.
Corriente de turbidez : los granos quedan suspendidos por la turbulencia del fluido dentro del flujo. Debido a que el comportamiento de las corrientes de turbiedad es en gran medida predecible, exhiben un comportamiento newtoniano , en contraste con los flujos con fuerza cohesiva (es decir, flujos de lodo y flujos de escombros). [6] El comportamiento de las corrientes de turbidez en ambientes subacuáticos está fuertemente influenciado por la concentración del flujo, ya que los granos muy compactos en flujos de alta concentración tienen más probabilidades de sufrir colisiones entre granos y generar presiones dispersivas como contribución al soporte de sedimentos. mecanismo, manteniendo así granos adicionales en suspensión. Por tanto, es útil distinguir entre corrientes de turbidez de baja y alta densidad . [4] Una avalancha de nieve en polvo es esencialmente una corriente de turbidez en la que el aire es el fluido de soporte y suspende gránulos de nieve en lugar de granos de arena.
Depósitos resultantes
Diagrama que muestra el flujo de escombros, la corriente de turbidez y los procesos de tracción en un solo flujo por gravedad de sedimentos. El depósito resultante, que algunos geólogos llaman detritos ligados, presenta características de los tres procesos.
Descripción
Aunque los depósitos de los cuatro tipos de mecanismos de soporte de sedimentos se encuentran en la naturaleza, los flujos puros de granos están en gran medida restringidos a ambientes eólicos, mientras que los ambientes subacuáticos se caracterizan por un espectro de tipos de flujo con flujos de escombros y flujos de lodo en un extremo del espectro. y corrientes de turbidez de alta y baja densidad en el otro extremo. También es útil en ambientes subacuáticos para reconocer flujos de transición que se encuentran entre corrientes de turbidez y flujos de lodo. Los depósitos de estos flujos de transición reciben diversos nombres, siendo algunos de los más populares "lechos de eventos híbridos (HEB)", "debrites vinculados" y "lechos de lodo". [7] Avalanchas de nieve en polvo y avalanchas incandescentes ( flujos cargados de gas de ceniza volcánica sobrecalentada) son ejemplos de corrientes de turbidez en entornos no marinos.
Los depósitos de flujo de grano se caracterizan por una distribución del tamaño de los granos que se vuelve más gruesa y ascendente ( granulometría inversa ) dentro del lecho. Esto se debe a que los granos más pequeños dentro del flujo caen entre granos más grandes durante las colisiones entre granos y, por lo tanto, se depositan preferentemente en la base del flujo. [1] Aunque están presentes como avalanchas de granos en dunas de arena terrestres, los flujos de granos son raros en otros entornos. Sin embargo, los lechos de gradiente inverso resultantes de los procesos de flujo de granos forman las llamadas "alfombras de tracción" en los intervalos inferiores de algunas turbiditas de alta densidad. [4]
Los depósitos de flujo licuado se caracterizan por características de deshidratación, como estructuras de plato , que resultan del escape de fluido hacia arriba dentro del flujo. [1] Al igual que ocurre con los flujos puros de cereales, los flujos puros licuados rara vez se producen por sí solos. Sin embargo, los procesos de flujo licuado son muy importantes ya que los granos dentro de las corrientes de turbidez comienzan a sedimentarse y desplazar el fluido hacia arriba. Estas estructuras de plato y características relacionadas, como tuberías de desagüe, se encuentran a menudo en las turbiditas.
Los depósitos de flujo de escombros se caracterizan por una distribución bimodal de tamaños de grano, en la que granos y/o clastos más grandes flotan dentro de una matriz de arcilla de grano fino. Debido a que la matriz fangosa tiene fuerza cohesiva, los clastos inusualmente grandes pueden flotar sobre el material fangoso que forma la matriz de flujo y, por lo tanto, terminar preservados en el límite superior del lecho del depósito resultante. [1]
Los depósitos de corrientes de turbidez de baja densidad (turbiditas) se caracterizan por una sucesión de estructuras sedimentarias denominadas secuencia de Bouma , que resultan de la disminución de la energía dentro del flujo (es decir, flujo menguante), a medida que la corriente de turbidez se mueve cuesta abajo. [4]
Los depósitos de corrientes de turbidez de alta densidad se caracterizan por un tamaño de grano mucho más grueso que en las turbiditas de baja densidad, y las porciones basales de los depósitos a menudo se caracterizan por características que resultan de la proximidad de los granos entre sí. Por lo tanto, los indicios de interacciones entre granos (es decir, procesos de flujo de granos) y de interacción de los granos con el sustrato (es decir, tracción ) generalmente están presentes en las porciones inferiores de estos depósitos. Las secuencias completas de Bouma son raras y, en general, sólo son evidentes las capas Bouma A y B. [4]
Los lechos de eventos híbridos (HEB) de transición entre flujos de lodo y corrientes de turbidez se caracterizan por características indicativas de flujo tanto sin cohesión (soportado por turbulencia) como cohesivo (soportado por lodo) sin límite de lecho separador entre los dos. En la mayoría de los casos, están representadas por texturas soportadas por granos que ascienden dentro del lecho hasta convertirse en texturas soportadas por barro. No es raro que los flujos de escombros y de lodo evolucionen cuesta abajo hasta convertirse en corrientes de turbidez, y viceversa. Además, los flujos internos pueden pasar de un proceso de flujo a otro. [7] [8]
Ejemplos modernos y antiguos.
Ejemplos modernos y antiguos (afloramientos) de depósitos resultantes de diferentes tipos de flujos de gravedad de sedimentos.
Turbidita de alta densidad ( Bouma A, Lowe S1) cortando turbiditas de baja densidad, Montañas Topatopa , California.
Significado
Se cree que los flujos de gravedad de sedimentos, principalmente las corrientes de turbidez, pero en menor medida los flujos de escombros y lodos, son los principales procesos responsables de depositar arena en el fondo del océano profundo. Debido a que las condiciones anóxicas en las profundidades de los océanos conducen a la preservación de la materia orgánica , que con su entierro profundo y posterior maduración mediante la absorción de calor puede generar petróleo y gas , la deposición de arena en entornos oceánicos profundos puede en última instancia yuxtaponer los yacimientos de petróleo y rocas fuente . De hecho, una parte importante del petróleo y el gas que se produce hoy en el mundo se encuentra en depósitos (embalses) que se originan a partir de flujos de gravedad de sedimentos. [9]
^ abcd Middleton, GV y Hampton, MA (1973). "Flujos por gravedad de sedimentos: mecánica de flujo y deposición". Turbiditas y sedimentación en aguas profundas . Sección del Pacífico de la Sociedad de Paleontólogos y Mineralogistas Económicos. Notas de conferencias del curso breve, pág. 1–38.
^ Postma, G. (1986). "Clasificación de depósitos de sedimentos por gravedad en función de las condiciones de flujo durante la sedimentación" (PDF) . Geología . 14 (4). Sociedad Geológica de América : 291–294. Código Bib :1986Geo....14..291P. doi :10.1130/0091-7613(1986)14<291:cfsgdb>2.0.co;2 . Consultado el 6 de diciembre de 2011 .
^ Visher, GS (1999). Sistemas estratigráficos: origen y aplicación. vol. 1. Prensa Académica. 521.ISBN978-0-12-722360-5. Consultado el 28 de diciembre de 2011 .
^ abcde Lowe, DR (1982). "Flujos por gravedad de sedimentos: II. Modelos deposicionales con especial referencia a los depósitos de corrientes de turbidez de alta densidad". Revista de petrología sedimentaria . 52 . Sociedad de Paleontólogos y Mineralogistas Económicos: 279–297. doi :10.1306/212f7f31-2b24-11d7-8648000102c1865d.
^ Lowe, DR (1976). "Flujos de sedimentos subacuáticos licuados y fluidizados y sus depósitos". Sedimentología . 23 (3): 285–308. Código bibliográfico : 1976Sedim..23..285L. doi :10.1111/j.1365-3091.1976.tb00051.x.
^ ab Gani, SEÑOR (2004). "De lo turbio a lo lúcido: una aproximación sencilla a los flujos por gravedad de sedimentos y sus depósitos". El registro sedimentario . 2 (3 (septiembre)). Una publicación de la Sociedad SEPM de Geología Sedimentaria: 4–8. doi : 10.2110/sedred.2004.3.4 .
^ ab Haughton, P., Davis, C., McCaffrey, W. y Barker, S. (2009). "Depósitos de flujo por gravedad de sedimentos híbridos: clasificación, origen e importancia". Geología Marina y del Petróleo . 26 (10). Elsevier: 1900-1918. Código Bib : 2009MarPG..26.1900H. doi :10.1016/j.marpetgeo.2009.02.012.{{cite journal}}: Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
^ Hampton, MA (1972). "El papel de los flujos de desechos subacuáticos en la generación de corrientes de turbidez". Revista de petrología sedimentaria . 42 : 775–793. doi :10.1306/74d7262b-2b21-11d7-8648000102c1865d.
^ Weimer, P. y Link, MH, eds. (1991). Facies sísmicas y procesos sedimentarios de ventiladores submarinos y sistemas turbidíticos . Springer-Verlag. 447p.{{cite book}}: |author=tiene nombre genérico ( ayuda )Mantenimiento CS1: varios nombres: lista de autores ( enlace )
