Una plataforma carbonatada es un cuerpo sedimentario que posee relieve topográfico y está compuesto por depósitos calcáreos autóctonos . [1] El crecimiento de la plataforma está mediado por organismos sésiles cuyos esqueletos forman el arrecife o por organismos (generalmente microbios ) que inducen la precipitación de carbonatos a través de su metabolismo . Por lo tanto, las plataformas carbonatadas no pueden crecer en todas partes: no están presentes en lugares donde existen factores que limitan la vida de los organismos formadores de arrecifes. Estos factores limitantes son, entre otros: la luz , la temperatura del agua , la transparencia y el valor del pH. Por ejemplo, la sedimentación de carbonatos a lo largo de las costas atlánticas de América del Sur se produce en todas partes excepto en la desembocadura del río Amazonas , debido a la intensa turbidez del agua allí. [2] Ejemplos espectaculares de plataformas carbonatadas actuales son los Bancos de las Bahamas , bajo los cuales la plataforma tiene aproximadamente 8 km de espesor, la Península de Yucatán , que tiene hasta 2 km de espesor, la plataforma de Florida , [3] la plataforma sobre la que se encuentra la Gran Barrera Los arrecifes están creciendo y los atolones de Maldivas . [4] Todas estas plataformas carbonatadas y sus arrecifes asociados están confinados a latitudes tropicales . [5] Los arrecifes actuales están formados principalmente por corales escleractinios , pero en el pasado lejano otros organismos, como los archaeocyatha (durante el Cámbrico ) o los cnidarios extintos ( tabulata y rugosa ) fueron importantes constructores de arrecifes.
Lo que diferencia los entornos de plataformas carbonatadas de otros entornos de depósito es que el carbonato es un producto de la precipitación, en lugar de ser un sedimento transportado desde otro lugar, como ocurre con la arena o la grava. [1] [6] Esto implica, por ejemplo, que las plataformas carbonatadas pueden crecer lejos de las costas de los continentes, como ocurre con los atolones del Pacífico.
La composición mineralógica de las plataformas carbonatadas puede ser calcítica o aragonítica . El agua de mar está sobresaturada de carbonato, por lo que, bajo determinadas condiciones, es posible la precipitación de CaCO 3 . La precipitación de carbonatos se ve termodinámicamente favorecida a alta temperatura y baja presión . Son posibles tres tipos de precipitación de carbonatos: controlada bióticamente , inducida bióticamente y abiótica . La precipitación de carbonatos se controla bióticamente cuando hay organismos (como los corales) presentes que explotan el carbonato disuelto en el agua de mar para construir sus esqueletos calcíticos o aragoníticos. Por lo tanto, pueden desarrollar estructuras de arrecifes duras. La precipitación inducida biológicamente tiene lugar fuera de la célula del organismo, por lo que el carbonato no es producido directamente por los organismos, sino que precipita debido a su metabolismo. La precipitación abiótica, por definición, implica poca o ninguna influencia biológica . [6]
Los tres tipos de precipitación (abiótica, inducida bióticamente y controlada bióticamente) se agrupan en tres "fábricas de carbonato". Una fábrica de carbonatos es el conjunto del medio sedimentario , los organismos intervinientes y los procesos de precipitación que conducen a la formación de una plataforma carbonatada. Las diferencias entre las tres fábricas son la vía de precipitación dominante y las asociaciones esqueléticas. En cambio, una plataforma carbonatada es una estructura geológica de sedimentos carbonatados parautocotónicos y rocas carbonatadas, que presenta un relieve morfológico. [6]
En estas fábricas de carbonato, la precipitación está controlada bióticamente, principalmente por organismos autótrofos . Los organismos que construyen este tipo de plataformas son hoy en día mayoritariamente corales y algas verdes , que necesitan la luz solar para la fotosíntesis y por tanto viven en la zona eufótica (es decir, ambientes de aguas poco profundas en los que la luz solar penetra fácilmente). Las fábricas de carbonatos tropicales sólo están presentes hoy en día en aguas cálidas y soleadas del cinturón tropical-subtropical, y tienen altas tasas de producción de carbonato, pero sólo en una ventana de profundidad estrecha. [6] El perfil deposicional de una fábrica Tropical se denomina "bordeado" e incluye tres partes principales: una laguna , un arrecife y un talud. En el arrecife, la estructura formada por esqueletos de gran tamaño, como los de los corales, y por organismos incrustantes resiste la acción de las olas y forma una masa rígida que puede crecer hasta el nivel del mar. [7] La presencia de un borde produce circulación restringida en el área del arrecife posterior y puede desarrollarse una laguna en la que a menudo se produce lodo carbonatado. Cuando la acumulación del arrecife llega al punto en que el pie del arrecife está por debajo de la base de las olas, se desarrolla una pendiente: los sedimentos de la pendiente se derivan de la erosión del margen por olas, tormentas y colapsos gravitacionales. [6] [7] Este proceso acumula restos de coral en clinoformas. El ángulo máximo que puede alcanzar una pendiente es el ángulo de asentamiento de la grava (30-34°). [8]
En estas fábricas de carbonato, la precipitación está controlada bióticamente por organismos heterótrofos , a veces en asociación con organismos fotoautótrofos como las algas rojas . La asociación esquelética típica incluye foraminíferos , algas rojas y moluscos . A pesar de ser autótrofas, las algas rojas están mayoritariamente asociadas a productores de carbonatos heterótrofos y necesitan menos luz que las algas verdes. El rango de aparición de fábricas de agua fría se extiende desde el límite de la fábrica tropical (a unos 30◦) hasta las latitudes polares, pero también podrían ocurrir en latitudes bajas en la termoclina debajo de las aguas superficiales cálidas o en áreas de afloramiento. [9] Este tipo de fábricas tiene un bajo potencial de producción de carbonatos, es en gran medida independiente de la disponibilidad de luz solar y puede sustentar una mayor cantidad de nutrientes que las fábricas tropicales. Las plataformas carbonatadas construidas por la "fábrica de agua fría" muestran dos tipos de geometría o perfil de depósito, es decir, la rampa homoclinal o la rampa distalmente empinada. En ambas geometrías hay tres partes: la rampa interior sobre la base de la ola de buen tiempo , la rampa central, sobre la base de la ola de tormenta, la rampa exterior, debajo de la base de la ola de tormenta. En rampas empinadas distalmente, se forma un escalón distal entre la rampa media y exterior, mediante la acumulación in situ de granos de carbonato del tamaño de grava [9]
Estas fábricas se caracterizan por la precipitación abiótica y la precipitación inducida bióticamente. Los entornos ambientales típicos donde se encuentran "fábricas de montículos de lodo" en el Fanerozoico son aguas disfóticas o afóticas , ricas en nutrientes, bajas en oxígeno pero no anóxicas . Estas condiciones suelen prevalecer en la termoclina, por ejemplo, en profundidades intermedias debajo de la capa mixta del océano . [6] El componente más importante de estas plataformas es el carbonato de grano fino que precipita in situ ( automicrita ) mediante una compleja interacción de reacciones bióticas y abióticas con microbios y tejido orgánico en descomposición. [6] Las fábricas de montículos de barro no producen una asociación esquelética, pero tienen facies y microfacies específicas, por ejemplo, estromatolitos , que son microbiolitos laminados , y trombolitos , que son microbiolitos caracterizados por tejido peloidal coagulado a escala microscópica y por tejido dendroid. a escala de muestra manual. La geometría de estas plataformas tiene forma de montículo, donde todo el montículo es productivo, incluidos los taludes. [6]
Varios factores influyen en la geometría de una plataforma carbonatada, incluida la topografía heredada, la tectónica sinsedimentaria , la exposición a las corrientes y los vientos alisios . Se distinguen dos tipos principales de plataformas carbonatadas en función de su ubicación geográfica: aisladas (como los atolones de Maldivas ) o epicontinentales (como los arrecifes de Belice o los Cayos de Florida ). Sin embargo, el factor más importante que influye en las geometrías es quizás el tipo de fábrica de carbonato. Dependiendo de la fábrica de carbonato dominante, podemos distinguir tres tipos de plataformas de carbonato: plataformas de carbonato de tipo T (producidas por "fábricas tropicales"), plataformas de carbonato de tipo C (producidas por "fábricas de agua fría"), plataformas de carbonato de tipo M plataformas ("producidas por fábricas de montículos de barro"). Cada uno de ellos tiene su propia geometría típica. [6]
El perfil deposicional de las plataformas carbonatadas tipo T se puede subdividir en varios ambientes sedimentarios . [1]
El interior carbonatado es el ambiente más terrestre, compuesto por rocas carbonatadas erosionadas . La llanura de marea evaporítica es un ambiente típico de baja energía.
La laguna interna , como su nombre indica, es la parte de plataforma detrás del arrecife. Se caracteriza por tener aguas poco profundas y tranquilas, por lo que es un ambiente sedimentario de baja energía. Los sedimentos están compuestos por fragmentos de arrecife, partes duras de organismos y, si la plataforma es epicontinental, también por un aporte terrígeno. En algunas lagunas (por ejemplo, la Bahía de Florida ), las algas verdes producen grandes volúmenes de lodo carbonatado. Las rocas aquí van desde lutitas hasta piedras de grano , dependiendo de la energía del entorno.
El arrecife es la estructura rígida de plataformas carbonatadas y se ubica entre la laguna interna y el talud, en el margen de la plataforma, en el cual el entramado producido por esqueletos de gran tamaño, como los de los corales, y por organismos incrustantes resistirá la acción del oleaje y forman una acumulación rígida que puede desarrollarse hasta el nivel del mar. La supervivencia de la plataforma depende de la existencia del arrecife, porque sólo esta parte de la plataforma puede construir una estructura rígida y resistente a las olas. El arrecife es creado esencialmente por organismos sésiles que se encuentran en el lugar . Los arrecifes actuales están formados en su mayoría por corales hermatípicos . Desde el punto de vista geológico, las rocas de arrecife se pueden clasificar como piedras de límite masivas .
La pendiente es la parte exterior de la plataforma, que conecta el arrecife con la cuenca. Este ambiente deposicional actúa como sumidero del exceso de sedimentos carbonatados: la mayor parte del sedimento producido en la laguna y arrecife es transportado por diversos procesos y se acumula en el talud, con una inclinación que depende del tamaño de grano de los sedimentos, y que podría alcanzar el ángulo de asentamiento. de grava (30-34°) como máximo. [8] La pendiente contiene sedimentos más gruesos que el arrecife y la laguna. Estas rocas son generalmente piedras de rudstone o de grano .
La cuenca periplataforma es la parte más externa de la plataforma carbonatada tipo T, y allí la sedimentación de carbonatos está dominada por procesos de cascada de densidad. [10]
La presencia de un borde amortigua la acción del oleaje en la zona del arrecife posterior y puede desarrollarse una laguna en la que a menudo se produce lodo carbonatado. Cuando la acumulación del arrecife llega al punto en que el pie del arrecife está por debajo de la base de las olas, se desarrolla una pendiente: los sedimentos de la pendiente se derivan de la erosión del margen por olas, tormentas y colapsos gravitacionales. Este proceso acumula restos de coral en las clinoformas. Las clinoformas son lechos que tienen forma sigmoidea o tabular, pero siempre se depositan con una inclinación primaria.
El tamaño de una plataforma carbonatada tipo T, desde el interior hasta el pie de la ladera, puede ser de decenas de kilómetros. [6]
Las plataformas carbonatadas de tipo C se caracterizan por la ausencia de cementación y litificación temprana , por lo que la distribución de sedimentos sólo está impulsada por las olas y, en particular, se produce por encima de la base de las olas . Muestran dos tipos de geometría o perfil deposicional, es decir, la rampa homoclinal o la rampa distalmente empinada. En ambas geometrías hay tres partes. En la rampa interior, encima de la base de las olas de buen tiempo , la producción de carbonato es lo suficientemente lenta como para que todos los sedimentos puedan ser transportados mar adentro por las olas, las corrientes y las tormentas. Como consecuencia, la línea de costa puede estar retrocediendo, por lo que en la rampa interior puede haber un acantilado provocado por procesos erosivos. En la rampa intermedia, entre la base de las olas de buen tiempo y la base de las olas de tormenta, los sedimentos carbonatados permanecen en su lugar y sólo pueden ser transformados por las olas de tormenta. En la rampa exterior, debajo de la base de las olas de tormenta, se pueden acumular sedimentos finos. En rampas distalmente empinadas, se forma un escalón distal entre la rampa media y exterior, mediante la acumulación in situ de granos de carbonato del tamaño de grava (p. ej., rodolitos ) que sólo se mueven episódicamente por las corrientes. La producción de carbonato ocurre a lo largo de todo el perfil de depósito en este tipo de plataformas carbonatadas, con una producción extra en la parte exterior de la rampa media, pero las tasas de producción de carbonato son siempre menores que en las plataformas carbonatadas tipo T. [7] [6]
Las plataformas de carbonato de tipo M se caracterizan por una plataforma interior, una plataforma exterior, una pendiente superior formada por piedras microbianas y una pendiente inferior formada a menudo por brechas . La pendiente podrá ser mayor que el ángulo de reposo de las gravas, pudiendo alcanzar una inclinación de 50°.
En las plataformas carbonatadas tipo M la producción de carbonato ocurre mayoritariamente en el talud superior y en la parte exterior de la plataforma interior. [7] [11]
Las secuencias sedimentarias muestran plataformas carbonatadas tan antiguas como el Precámbrico , cuando estaban formadas por secuencias estromatolíticas . En el Cámbrico las plataformas carbonatadas fueron construidas por arqueocyatha . Durante el Paleozoico se erigieron arrecifes de braquiópodos (richtofenida) y estromatoporoides . A mediados del Paleozoico los corales se convirtieron en importantes constructores de plataformas, primero con tabulata (del Silúrico ) y luego con rugosa (del Devónico ). Los escleractinios se convirtieron en importantes constructores de arrecifes a partir del Carniense ( Triásico superior ). Algunos de los mejores ejemplos de plataformas carbonatadas se encuentran en los Dolomitas , depositados durante el Triásico. Esta región de los Alpes del Sur contiene muchas plataformas carbonatadas aisladas y bien conservadas, incluidas Sella , Gardenaccia , Sassolungo y Latemar . La plataforma carbonatada del Liásico medio "tipo bahameño" de la Formación Aganane de Marruecos (Septfontaine, 1985) se caracteriza por la acumulación de ciclos regresivos autocíclicos , espectaculares depósitos supramareales y rasgos diagenéticos vadosos con huellas de dinosaurios . Los "chotts" costeros de Túnez y sus depósitos cíclicos de barro representan un buen equivalente reciente (Davaud y Septfontaine, 1995). Estos ciclos también se observaron en la plataforma árabe mesozoica , Omán y Abu Dhabi (Septfontaine y De Matos, 1998) con la misma microfauna de foraminíferos en una sucesión bioestratigráfica casi idéntica.
En el período Cretácico existieron plataformas construidas por bivalvos ( rudistas ).
Con respecto a la secuencia estratigráfica de los sistemas siliciclásticos, las plataformas carbonatadas presentan algunas peculiaridades, las cuales se relacionan con el hecho de que los sedimentos carbonatados se precipitan directamente sobre la plataforma, en su mayoría con la intervención de organismos vivos, en lugar de ser solo transportados y depositados. [1] Entre estas peculiaridades, las plataformas carbonatadas pueden estar sujetas a ahogamiento y pueden ser la fuente de sedimentos a través del desprendimiento de alturas o de pendientes. [6]
El ahogamiento de una plataforma carbonatada es un evento en el que el aumento relativo del nivel del mar es más rápido que la tasa de acumulación en una plataforma carbonatada, lo que eventualmente lleva a que la plataforma se sumerja debajo de la zona eufótica . [12] En el registro geológico de una plataforma carbonatada inundada, los depósitos neríticos se transforman rápidamente en sedimentos marinos profundos. Normalmente, entre los sedimentos neríticos y los de aguas profundas se encuentran suelos duros con óxidos de ferromanganeso , costras de fosfato o glauconita . [12]
En el registro geológico se han encontrado varias plataformas carbonatadas ahogadas. Sin embargo, no ha quedado muy claro cómo se produce exactamente el hundimiento de las plataformas carbonatadas. Se estima que las plataformas carbonatadas y los arrecifes modernos crecen aproximadamente 1.000 μm/año, posiblemente varias veces más rápido en el pasado. La tasa de crecimiento de carbonatos de 1.000 μm/año excede en órdenes de magnitud cualquier aumento relativo del nivel del mar causado por hundimientos a largo plazo o cambios en el nivel eustático del mar . Teniendo en cuenta el ritmo de estos procesos, no debería ser posible el ahogamiento de las plataformas carbonatadas, lo que provoca "la paradoja de las plataformas carbonatadas y los arrecifes ahogados". [12]
Dado que el hundimiento de plataformas carbonatadas requiere un aumento excepcional del nivel relativo del mar , sólo un número limitado de procesos pueden provocarlo. Según Schlager, [12] sólo un aumento anormalmente rápido del nivel relativo del mar o una reducción del crecimiento bentónico causado por cambios deteriorantes en el medio ambiente podrían explicar el hundimiento de las plataformas. Por ejemplo, las fallas regionales, el vulcanismo submarino o la glacioeustasia podrían ser la razón del rápido aumento del nivel relativo del mar , mientras que, por ejemplo, los cambios en la salinidad oceánica podrían provocar que el medio ambiente se deteriore para los productores de carbonato. [12]
Un ejemplo de plataforma carbonatada sumergida se encuentra en el golfo de Huon , Papúa Nueva Guinea . Se cree que se ahogó por el rápido aumento del nivel del mar causado por la desglaciación y el hundimiento de la plataforma, lo que permitió que nódulos de algas- foraminíferos coralinos y calizas halimeda cubrieran los arrecifes de coral . [13]
También se sugiere que los movimientos de placas que llevan plataformas carbonatadas a latitudes desfavorables para la producción de carbonato son una de las posibles razones del ahogamiento [ se necesitan más explicaciones ] . [12] [7] Por ejemplo, se cree que los guyots ubicados en la cuenca del Pacífico entre las islas hawaianas y marianas fueron transportados a latitudes bajas del sur (0-10°S) donde se produjo el afloramiento ecuatorial . [7] Las altas cantidades de nutrientes y una mayor productividad causaron una disminución en la transparencia del agua y un aumento en las poblaciones de bioerosionadores, lo que redujo la acumulación de carbonato y finalmente condujo al ahogamiento [ se necesita más explicación ] . [7] [14]
El desprendimiento de altura es un proceso en el que una plataforma carbonatada produce y arroja la mayoría de los sedimentos en la cuenca adyacente durante las alturas del nivel del mar. Este proceso se ha observado en todas las plataformas carbonatadas con borde del Cuaternario, como el Gran Banco de Bahama . Las plataformas con bordes planos y pendientes pronunciadas muestran un desprendimiento de altura más pronunciado que las plataformas con pendientes suaves y sistemas de carbonatación de agua fría. [15]
El desprendimiento de las alturas es pronunciado en las plataformas carbonatadas tropicales debido al efecto combinado de la producción de sedimentos y la diagénesis . [6] La producción de sedimentos de una plataforma aumenta con su tamaño, y durante las condiciones de altura la parte superior de la plataforma se inunda y el área productiva es mayor en comparación con las condiciones de baja altura , cuando solo una parte mínima de la plataforma está disponible para la producción. [6] El efecto del aumento de la producción de las zonas altas se ve reforzado por la rápida litificación del carbonato durante las zonas bajas, porque la parte superior expuesta de la plataforma está karstificada en lugar de erosionada y no exporta sedimentos. [6]
El desprendimiento de pendientes es un proceso típico de las plataformas microbianas, en las que la producción de carbonato es casi independiente de las oscilaciones del nivel del mar. La fábrica de carbonatos, compuesta por comunidades microbianas que precipitan microbiolitos , es insensible a la luz y puede extenderse desde la plataforma de rotura pendiente abajo hasta cientos de metros de profundidad. Las caídas del nivel del mar de cualquier amplitud razonable no afectarían significativamente las áreas de producción de las laderas. Los sistemas de taludes microbianos son notablemente diferentes de las plataformas tropicales en los perfiles de producción de sedimentos, los procesos de reajuste de taludes y la obtención de sedimentos. Su progradación es independiente del desprendimiento de sedimentos de la plataforma y en gran medida está impulsada por el desprendimiento de pendientes. [11]
Ejemplos de márgenes que pueden verse afectados por el desprendimiento de pendientes que se caracterizan por diversas contribuciones de crecimiento de carbonato microbiano a la pendiente superior y al margen son:
