El sedimento es un material natural que se descompone por procesos de meteorización y erosión , y que posteriormente es transportado por la acción del viento, el agua o el hielo o por la fuerza de la gravedad que actúa sobre las partículas. Por ejemplo, la arena y el limo pueden ser transportados en suspensión en el agua de los ríos y, al llegar al fondo del mar, depositarse por sedimentación ; si quedan enterrados, pueden acabar convirtiéndose en areniscas y limositas ( rocas sedimentarias ) mediante litificación .
Los sedimentos suelen transportarse por el agua ( procesos fluviales ), pero también por el viento ( procesos eólicos ) y los glaciares . Las arenas de las playas y los depósitos de los canales de los ríos son ejemplos de transporte y deposición fluvial , aunque los sedimentos también suelen depositarse a partir de agua estancada o de movimiento lento en lagos y océanos. Las dunas de arena del desierto y el loess son ejemplos de transporte y deposición eólicos. Los depósitos de morrena glaciar y till son sedimentos transportados por el hielo.
Los sedimentos se pueden clasificar según el tamaño de grano , la forma del grano y la composición.
El tamaño del sedimento se mide en una escala de base logarítmica 2, llamada escala "Phi", que clasifica las partículas por tamaño, desde "coloide" hasta "roca".
La forma de las partículas se puede definir en términos de tres parámetros. La forma es la forma general de la partícula, con descripciones comunes como esférica, laminar o con forma de varilla. La redondez es una medida de cuán agudas son las esquinas del grano. Esto varía desde granos bien redondeados con esquinas y bordes lisos hasta granos poco redondeados con esquinas y bordes agudos. Finalmente, la textura de la superficie describe características a pequeña escala como rayones, hoyos o crestas en la superficie del grano. [1]
La forma (también llamada esfericidad ) se determina midiendo el tamaño de la partícula en sus ejes mayores. William C. Krumbein propuso fórmulas para convertir estos números en una única medida de forma, [2] como
donde , , y son las longitudes de los ejes largo, intermedio y corto de la partícula. [3] La forma varía desde 1 para una partícula perfectamente esférica hasta valores muy pequeños para una partícula en forma de placa o de varilla.
Sneed y Folk propusieron una medida alternativa: [4]
que, a su vez, varía de 0 a 1 al aumentar la esfericidad.
La redondez describe cuán afilados son los bordes y las esquinas de una partícula. Se han ideado fórmulas matemáticas complejas para su medición precisa, pero son difíciles de aplicar y la mayoría de los geólogos estiman la redondez a partir de cuadros comparativos. Los términos descriptivos comunes varían desde muy angular a angular, a subangular, a subredondeado, a redondeado y a muy redondeado, con un grado de redondez cada vez mayor. [5]
La textura de la superficie describe las características a pequeña escala de un grano, como hoyos, fracturas, crestas y rasguños. Estas se evalúan más comúnmente en granos de cuarzo , porque estos conservan sus marcas superficiales durante largos períodos de tiempo. La textura de la superficie varía de pulida a esmerilada, y puede revelar la historia del transporte del grano; por ejemplo, los granos esmerilados son particularmente característicos de los sedimentos eólicos , transportados por el viento. La evaluación de estas características a menudo requiere el uso de un microscopio electrónico de barrido . [6]
La composición del sedimento se puede medir en términos de:
Esto genera una ambigüedad en la que la arcilla puede utilizarse tanto como un rango de tamaño como una composición (ver minerales arcillosos ).
El sedimento se transporta en función de la fuerza de la corriente que lo transporta y de su propio tamaño, volumen, densidad y forma. Las corrientes más fuertes aumentarán la sustentación y la resistencia de la partícula, lo que hará que se eleve, mientras que las partículas más grandes o más densas tendrán más probabilidades de caer a través de la corriente.
En geografía y geología , los procesos de sedimentación fluvial o el transporte de sedimentos fluviales están asociados con ríos y arroyos y los depósitos y accidentes geográficos creados por sedimentos. Puede dar lugar a la formación de ondulaciones y dunas , a patrones de erosión en forma de fractales , a patrones complejos de sistemas fluviales naturales y al desarrollo de llanuras aluviales y la aparición de inundaciones repentinas . Los sedimentos transportados por el agua pueden ser más grandes que los sedimentos transportados por el aire porque el agua tiene una mayor densidad y viscosidad . En los ríos típicos, el sedimento transportado más grande es del tamaño de arena y grava , pero las inundaciones más grandes pueden arrastrar guijarros e incluso rocas .
Cuando el arroyo o los ríos están asociados con glaciares , capas de hielo o casquetes polares , se utiliza el término glaciofluvial o fluvioglacial , como en los flujos periglaciales y las inundaciones por desbordamiento de lagos glaciares . [7] [8] Los procesos de sedimentación fluvial incluyen el movimiento de sedimentos y la erosión o deposición en el lecho del río . [9] [10]El viento provoca el transporte de sedimentos finos y la formación de campos de dunas de arena y suelos a partir del polvo transportado por el aire.
Los glaciares transportan una amplia gama de tamaños de sedimentos y los depositan en morrenas .
El equilibrio general entre el sedimento transportado y el sedimento depositado en el lecho se da mediante la ecuación de Exner . Esta expresión establece que la tasa de aumento de la elevación del lecho debido a la deposición es proporcional a la cantidad de sedimento que cae fuera del flujo. Esta ecuación es importante porque los cambios en la potencia del flujo cambian la capacidad del flujo para transportar sedimentos, y esto se refleja en los patrones de erosión y deposición observados en todo el curso de agua. Esto puede ser localizado y deberse simplemente a pequeños obstáculos; algunos ejemplos son los agujeros de erosión detrás de las rocas, donde el flujo se acelera, y la deposición en el interior de las curvas de los meandros . La erosión y la deposición también pueden ser regionales; la erosión puede ocurrir debido a la eliminación de la presa y la caída del nivel base . La deposición puede ocurrir debido a la colocación de la presa que hace que el río se estanque y deposite toda su carga, o debido al aumento del nivel base.
Los mares, océanos y lagos acumulan sedimentos con el tiempo. El sedimento puede estar compuesto de material terrígeno , que se origina en la tierra, pero puede depositarse en entornos terrestres, marinos o lacustres (lagos), o de sedimentos (a menudo biológicos) que se originan en el cuerpo de agua. El material terrígeno a menudo proviene de ríos y arroyos cercanos o sedimentos marinos reelaborados (por ejemplo, arena ). En medio del océano, los exoesqueletos de los organismos muertos son los principales responsables de la acumulación de sedimentos.
Los sedimentos depositados son la fuente de las rocas sedimentarias , que pueden contener fósiles de los habitantes del cuerpo de agua que, al morir, quedaron cubiertos por la acumulación de sedimentos. Los sedimentos del lecho del lago que no se han solidificado en roca se pueden utilizar para determinar las condiciones climáticas pasadas .
Las principales zonas de deposición de sedimentos en el medio marino incluyen:
Otro ambiente deposicional que es una mezcla de fluvial y marino es el sistema turbidítico , que es una fuente importante de sedimentos para las cuencas sedimentarias y abisales profundas , así como para las fosas oceánicas profundas .
Cualquier depresión en un ambiente marino donde los sedimentos se acumulan con el tiempo se conoce como trampa de sedimentos .
La teoría del punto nulo explica cómo la deposición de sedimentos experimenta un proceso de clasificación hidrodinámica dentro del entorno marino que conduce a un afinamiento del tamaño del grano del sedimento hacia el mar.
Una de las causas de las elevadas cargas de sedimentos es la tala y quema y la agricultura migratoria de los bosques tropicales . Cuando la superficie del suelo se despoja de la vegetación y luego se quema de todos los organismos vivos, los suelos superiores son vulnerables tanto a la erosión eólica como a la hídrica. En varias regiones de la Tierra, sectores enteros de un país se han vuelto erosionables. Por ejemplo, en la alta meseta central de Madagascar , que constituye aproximadamente el diez por ciento de la superficie terrestre de ese país, la mayor parte de la superficie terrestre está desvegetada y los barrancos han erosionado el suelo subyacente para formar barrancos distintivos llamados lavakas . Estos suelen tener 40 metros (130 pies) de ancho, 80 metros (260 pies) de largo y 15 metros (49 pies) de profundidad. [11] Algunas áreas tienen hasta 150 lavakas por kilómetro cuadrado, [12] y los lavakas pueden representar el 84% de todos los sedimentos arrastrados por los ríos. [13] Esta sedimentación provoca la decoloración de los ríos hasta un color marrón rojizo oscuro y provoca la muerte de peces. Además, la sedimentación de las cuencas fluviales implica costes de gestión de sedimentos y sedimentación. El coste de eliminar unos 135 millones de m3 de sedimentos acumulados debido únicamente a la erosión hídrica probablemente supere los 2.300 millones de euros (€) anuales en la UE y el Reino Unido, con grandes diferencias regionales entre países. [14]
La erosión también es un problema en las zonas de agricultura moderna, donde la eliminación de la vegetación nativa para el cultivo y la cosecha de un solo tipo de cultivo ha dejado el suelo sin sustento. [15] Muchas de estas regiones están cerca de ríos y desagües. La pérdida de suelo debido a la erosión elimina tierras agrícolas útiles, aumenta las cargas de sedimentos y puede ayudar a transportar fertilizantes antropogénicos al sistema fluvial, lo que conduce a la eutrofización . [16]
La tasa de entrega de sedimentos (SDR) es la fracción de la erosión bruta (erosión entre cauces, surcos, cárcavas y corrientes) que se espera que llegue a la desembocadura del río. [17] La transferencia y deposición de sedimentos se puede modelar con modelos de distribución de sedimentos como WaTEM/SEDEM. [18] En Europa, según las estimaciones del modelo WaTEM/SEDEM, la tasa de entrega de sedimentos es de aproximadamente el 15 %. [19]
El desarrollo de cuencas hidrográficas cerca de arrecifes de coral es una de las principales causas del estrés de los corales relacionado con los sedimentos. La eliminación de la vegetación natural en la cuenca hidrográfica para el desarrollo expone el suelo a un aumento del viento y las precipitaciones y, como resultado, puede hacer que los sedimentos expuestos se vuelvan más susceptibles a la erosión y a su liberación al medio marino durante los episodios de lluvia. Los sedimentos pueden afectar negativamente a los corales de muchas maneras, como asfixiándolos físicamente, desgastando sus superficies, haciendo que los corales gasten energía durante la eliminación de sedimentos y causando floraciones de algas que, en última instancia, pueden dar lugar a menos espacio en el fondo marino donde los corales juveniles (pólipos) puedan asentarse.
Cuando se introducen sedimentos en las regiones costeras del océano, se altera la proporción de sedimentos terrestres, marinos y de origen orgánico que caracterizan el fondo marino cerca de las fuentes de salida de sedimentos. Además, debido a que la fuente de sedimentos (es decir, terrestres, oceánicos u orgánicos) a menudo se correlaciona con el tamaño de grano grueso o fino de los sedimentos que caracterizan un área en promedio, la distribución del tamaño de grano de los sedimentos cambiará de acuerdo con la entrada relativa de sedimentos terrestres (generalmente finos), marinos (generalmente gruesos) y de origen orgánico (variable con la edad). Estas alteraciones en los sedimentos marinos caracterizan la cantidad de sedimentos que están suspendidos en la columna de agua en un momento dado y el estrés coralino relacionado con los sedimentos. [20]
En julio de 2020, los biólogos marinos informaron que se encontraron microorganismos aeróbicos (principalmente), en " animación cuasi suspendida ", en sedimentos orgánicamente pobres, de hasta 101,5 millones de años de antigüedad, a 250 pies debajo del fondo marino en el Giro del Pacífico Sur (SPG) ("el punto más muerto del océano"), y podrían ser las formas de vida más longevas jamás encontradas. [21] [22]
![{\displaystyle \psi_{l}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}D_{I}}{D_{L}^{2}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/030809916d2dfd59f90138643c6790863b819b56)
![{\displaystyle \psi_{p}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}^{2}}{D_{L}D_{I}}}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/bf2d62b6ef07c4ee45b9480de2a87ff9d6a8513f)