procesos de deposición: sedimentación en carbonatos procesos
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos
Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos
Readings:‹Scoffin: Chapter 6‹Tucker & Wright: Sections 2.1-2.4
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos
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‹ El origen, la estructura y la composiciónde los carbonatos es diferente a la de lossedimentos terrígenos.
‹ La acumulación de carbonatos seráaltamente influenciada por organismos.
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos
Bilogical
Mechanical
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Principales controles:
‹ 1. Marco Tectónico
‹ 2. Clima (local y global)
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos‹ Por que ?
Controlan el influjo de sedimento terrígeno afecta directamente la producción de carbonatos
Controlan el nivel de mar relativo afecta :
la energía hidráulicael influjo de luzla exposición a la atmósferala presiónla temperatura
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos‹ Marco tectónico regional:
controla la orientación de las costas controla el largo y la pendiente de la plataforma
‹ Estos a su vez controlan: patrones de circulación niveles de energía dirección del oleaje dirección de la corriente
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‹ Agentes que erosionan, transportan ydepositan carbonatos:
1. tormentas2. oleaje
3. mareas4. pendiente (fuerza de gravedad)5. actividad biogénica
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1. Distribución de organismos (granos esqueletares)
2. Distribución de granos no-esqueletares:
Luz
Temperatura
Profundidad
Salinidad
Turbidez ....
Composición de los sedimentos depende de:
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3. razón de producción de CaC03
alta en bordes de plataformas llanas (upwelling)
alta en áreas elevadas topográficamentealta en áreas donde cambia la pendiente
Composición de los sedimentos depende de:
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4. razón de rotura secuencia de resistencia de organismos esqueletares:
Composición de los sedimentos depende de:
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4. razón de rotura
bioerosión - factor importantedesintegración mecánica y químicaperforadores (Cliona, Lithophaga, ...)deposit feeders (Holothurios, Callianasa...)moluscos (rádula)grazing organisms (Diadema, Peces, ...)
Composición de los sedimentos depende de:
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos
5.Efectos que (re)distribuyan los sedimentos:
físicos (condiciones hidráulicas)
biológicos (bioturbación)
químicos (CCD)
Composición de los sedimentos depende de:
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Procesos de Deposición:Sedimentación en Carbonatos
Controles en erosión/transportación/deposición
threshold velocity– movimiento de partículas comienza
settling velocity– velocidad donde la fuerza de gravedad domina
sobre la fuerza de flotación
Comportamiento hidráulico
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
Settling Velocity:
Varia dependiendo de la forma
Comportamiento hidráulico
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ La gravedad especifica de la calcita (2.71) yAragonita (2.94) es mayor que la de cuarzo(2.65).
‹ Gravedad específica de esqueletos de carbonatoes mucho menor que la de Calcita y/oAragonita.
Settling Velocity:
Comportamiento hidráulico
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ La densidad de el volumen macizo de esqueletoses menor debido a la naturaleza porosa deéstos.
‹ Además de la densidad; la forma, el tamaño y latextura de la superficie de los granos yesqueletos afectará la flotabilidad.
Settling Velocity:
Comportamiento hidráulico
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
1. Precipitación de cementos intersticiales- cristales finos de calcita y aragonita
- inducidos físico-químico y orgánicamente- crean bases sólidas en el suelo marino (hardgrounds)
- inhiben erosión- crean pendientes mayores- influencian corrientes- proveen espacio para colonizar
EstabilizaciónA.Mecanismos que adhieren los granos de carbonato
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
2. Pelletización- la creación de “fecal pellets” usando sedimentos finos ayuda a estabilizar el sedimento
EstabilizaciónA.Mecanismos que adhieren los granos de carbonato
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
3. Alfombras de algas - algas filamentosas / diatomeas / algas coccoides - capas musilaginosas donde se adhieren los sedimentos
EstabilizaciónA.Mecanismos que adhieren los granos de carbonato
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
4. Praderas de yerbas marinas
- Thalasia / Syringodium
- hojas se extienden de 100 a 500 mm
reducen velocidad de la corriente
- raíces (rizomas) hasta 500 mm bajo el
sedimento amaran sedimentos
- raíces sumamente resistentes
- animales con esqueletos calcáreos
crecen en hojas
EstabilizaciónA.Mecanismos que adhieren los granos de carbonato
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
5. Invertebrados aglutinadores - gusanos poliquetos / anémonas / copépodos
- aglutinan granos de arena formando tubos
Añadir foto de espagueti worm
EstabilizaciónA.Mecanismos que adhieren los granos de carbonato
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
Mezcla y redistribución de sedimentoscausada por organismos:
Dentro de la columna de sedimentos– crustaceos - Callianasa
En la superficie– surface feeders - Holothurians (250g/día)
B. BioturbaciónA. Mecanismos que adhieren los granos de carbonato
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
1. aeración de sedimentos bajo la superficie
2. alteración de estructuras de sedimentación primarias
3. modificación de porosidades y permeabilidades originales
4. homogenización de los sedimentos
B. BioturbaciónConsecuencias de la bioturbación:
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
5. eyección de sedimentos a la columna de agua
6. re-exposición de sedimentos ya depositados
7. alta razón de rotación de sedimentos puede evitar colonización de otro organismos
8. heterogeneidades creadas en la superficieayudan a la erosión
9. enriquecen sedimento con sus “fecal pellets”
EstabilizaciónB. Bioturbación
Consecuencias de la bioturbación:
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Ejemplo de efectos de bioturbación producidos por Callianassa
Scoffin Fig. 6.18
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
1. crecimiento de esqueletos(días / meses / años) (mm - cm por año en corales)
2. razón de sedimentación de carbonatos en el Holoceno(miles de años) (˜ 5,000 en Parguera)
(˜ 9,000 en Lago Enriquillo)
3. razón de sedimentación de secuencias de carbonatosen el tiempo geológico
(millones de años) (Oligoceno/Mioceno en costa norte de P.R.)
Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación
Tres Niveles:
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
Seaward Reef Flats1.5 - 1.45 Kg CaC03 m2 año
Equivalente a:0.5 - 1.5 mm año0.5 - 1.5 m 1,000 a0.5 - 1.5 m 1,000 aññosos
Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas y razón de deposición constates :
1.
Producción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
Backreef Lagoon0.1 - 0.5 m 1,000 a0.1 - 0.5 m 1,000 aññosos
Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas y razón de deposición constates
2.
Producción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales
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Reef Frontcoral growth rates
6 mm añoreef rates
1 mm año (Bahamas)1 metro en 1,000 a1 metro en 1,000 aññosos
3.
Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosProductividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas y razón de deposición constatesProducción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
Hoy día:10% de producción de carbonatos es en aguas llanas90% en aguas profundas (100 - 4,500 m) - calcitic plankton (coccolithoforids and foraminífera)
Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas y razón de deposición constatesProducción total:usando foraminíferos bentónicos, algas coralinas y corales
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ Pregunta IMPORTANTE :
‹ Puede la producción de carbonatos competir con: la razón de subsidencia de sedimentos cambios en el nivel del mar
Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas y razón de deposición constates
?
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
Razón de subsidencia en plataformas continentales pasivas (donde se desarrollaron las antiguas plataformas de carbonatos)
0.01 - 0.1 m en 1,000 a0.01 - 0.1 m en 1,000 aññosos
Productividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas - razón de deposición constates
Reef Flats = 0.5 - 1.5 m 1,000 añosBackreef Lagoon = 0.1 - 0.5 m 1,000 añosReef Front = 1 m 1,000 años
Sí
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosProductividad Orgánica / Razón de Sedimentación
A condiciones optimas - razón de deposición constates
Reef Flats = 0.5 - 1.5 m 1,000 añosBackreef Lagoon = 0.1 - 0.5 m 1,000 añosReef Front = 1 m 1,000 años
Razón de cambios eustáticos en el nivel del mar- causas tectónicas
0.01 m en 1,000 años- causas glaciales
10 m en 1,000 años
SíNo
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ Facies paquete de atributos sedimentarios lithología, textura, estructuras sedimentarias, fósiles ...
‹ Lithofacies basado solamente en características sedimentarias
‹ Biofacies basado en diferencias paleontológicas
‹ Ichnofaciesbasado en fósiles traza
Carbonate Facies
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ Facies se usan de tres posibles maneras:
1. descriptivamente
(cross-bedded oolithic grainstone facies)
2. describiendo el ambiente de deposición
(tidal flat facies)
3. describiendo procesos de deposición
(storm-deposited skeletal-mudstone facies)
Carbonate Facies
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ Caracterización de Facies:
Thin sections, peels and polished slabs soncomúnmente necesarios para definir facies encarbonatos
‹ Microfacies :composición y textura a pequeña escala(se usan thin sections, peels and polished slabs)
Carbonate Facies
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosWilson (1975) Carbonate Facies
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosWilson (1975)‹ - 24 standard microfacies‹ - 9 standard facies belts
Carbonate Facies
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos‹Wilson (1975)‹ - 24 standard microfacies‹ - 9 standard facies belts
Carbonate Facies
‹ sucesiones de facies verticales conformables son producidas por la progradación o migración lateral de un ambiente sobre el otro
‹ Walther’s Law !
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ Superficies en la secuencia vertical causadas pororganismos, cambios en el nivel del mar ydiagénesis también son comunes
‹ - superficies de erosión‹ - paleosuelos‹ - superficies endurecidas
(hardgrounds)
Carbonate Facies
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en Carbonatos
‹ Ciclos Sedimentarios
- comunes en carbonatos
- son comunmente rítmicos (ABC, ABC, ABC)
- son comunmente ““shallowing upward sequencesshallowing upward sequences””
Carbonate Facies
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Facies de carbonatos se estudian a diferentes escalas:- individualindividual bed bed (microfacies) fracciones de un metro
revela el mecanismo de deposición
Carbonate Facies
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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- secuenciasecuencia (grupo de beds) varios metrosrevela los cambios en el ambiente (pueden ser cíclicas)
Carbonate FaciesFacies de carbonatos se estudian a diferentes escalas:
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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- formacionesformaciones (basin analyses) decenas de metrosrevela eventos tectono/eustáticoseventos locales como globales
Facies de carbonatos se estudian a diferentes escalas:
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosCarbonate Facies
5 procesos forman secuencias de facies características Éstas secuencias pueden ser verticales y/o laterales
1. Progradación de llanos costeros- redeposición de sedimentos de submareas sobre
llanos costeros y playas durante tormentas- produce ”shallowing upward sequences”
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosCarbonate Facies
5 procesos forman secuencias de facies características Éstas secuencias pueden ser verticales y/o laterales
2. Progradación de arrecifes
arrecife crece costa afuera sobre el “fore-reef”
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosCarbonate Facies
5 procesos forman secuencias de facies características Éstas secuencias pueden ser verticales y/o laterales
3. Acreción vertical se carbonatos de submareas
- en áreas de alta producción de carbonatos
- produce ”shallowing upward sequences”
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosCarbonate Facies
5 procesos forman secuencias de facies características Éstas secuencias pueden ser verticales y/o laterales
4. Migración de dunas de carbonatos- en áreas de alta energía- dunas marinas se mueven hacia el mar o hacia la costa dependiendo de la dirección del viento
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosCarbonate Facies
5 procesos forman secuencias de facies características Éstas secuencias pueden ser verticales y/o laterales
5. Transporte y deposición costa afuera por tormentas- importante en rampas- slides, slumps, debris flows, turbidity currents ...
Fig. 2.5 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy
Cambios relativos en el nivel del mar(eustáticos & tectónicos)
controlan el potencial de acomodación de los sedimentos
… y por lo tanto controlan los patrones estratigráficos
= deposición = erosión
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracks
HST = High Stand System Track
Fig. 2.2 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracks
LST = Low Stand System Track
Fig. 2.2 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracks
TST = Transgresive System Track
Fig. 2.2 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracks
SMW = Shelf Marging Wedge System Track
Fig. 2.2 Tucker & Wright
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Sequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracksFig. 2.2 Tucker & Wright
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Sequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracks
DOS tipos de sequence boundaries :
Tipo 1 : razón de disminución de nivel del mar MAYOR que la subsidencia
(nivel del mar baja POR DEBAJO de la plataforma)
Fig. 2.2 Tucker & Wright
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Sequence Stratigraphy
Huellas de deposición específicas se forman durante diferentes tiempos con diferentes curvas de nivel del mar
Depositional systems tracks
DOS tipos de sequence boundaries :
Tipo 2 : razón de disminución de nivel del mar MENOR que la subsidencia
(nivel del mar NO baja POR DEBAJO de la plataforma)Se forma un Shelf Marging Wedge
Fig. 2.2 Tucker & Wright
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Sedimentación en CarbonatosSedimentación en CarbonatosSequence Stratigraphy
Fig. 2.2 Tucker & Wright