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Sedimento

El río Tíber descarga sedimentos en el mar. El sedimento es un material sólido compuesto de partículas sueltas que se transporta a un nuevo lugar donde se deposita. [ 1 ] Se pro...

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El río Tíber descarga sedimentos en el mar.

El sedimento es un material sólido compuesto de partículas sueltas que se transporta a un nuevo lugar donde se deposita. [ 1 ] Se produce de forma natural y, mediante los procesos de meteorización y erosión , se descompone y posteriormente se transporta 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 transportarse en suspensión en el agua de los ríos y, al llegar al lecho marino, depositarse por sedimentación ; si se entierran, pueden convertirse con el tiempo en arenisca y limolita ( rocas sedimentarias ) mediante litificación .

Los sedimentos suelen ser transportados por el agua ( procesos fluviales ), pero también por el viento ( procesos eólicos ) y los glaciares . Las arenas de playa y los depósitos de los cauces fluviales son ejemplos de transporte y deposición fluvial , aunque los sedimentos también suelen depositarse en aguas estancadas o de movimiento lento en lagos y océanos. Las dunas de arena del desierto y el loess son ejemplos de transporte y deposición eólica. Los depósitos de morrenas glaciares y el till son sedimentos transportados por el hielo.

Clasificación

Sedimentos en el Golfo de México
Sedimentos frente a la península de Yucatán

Los sedimentos se pueden clasificar según el tamaño de sus granos , la forma de sus granos y su composición.

Tamaño del grano

El tamaño de los sedimentos se mide en una escala logarítmica de base 2, denominada escala "Phi", que clasifica las partículas por tamaño desde "coloide" hasta "roca".

Forma

Representación esquemática de la diferencia en la forma del grano. Se muestran dos parámetros: esfericidad (vertical) y redondeo (horizontal).

La forma de las partículas se puede definir en función de tres parámetros. La forma es la forma general de la partícula, siendo las descripciones más comunes esférica, laminar o alargada. La redondez es una medida de cuán afiladas son las esquinas del grano. Esto varía desde granos bien redondeados con esquinas y bordes suaves hasta granos mal redondeados con esquinas y bordes afilados. Finalmente, la textura superficial describe características a pequeña escala, como arañazos, hoyos o crestas en la superficie del grano. [ 2 ]

Forma

La forma (también llamada esfericidad ) se determina midiendo el tamaño de la partícula en sus ejes principales. William C. Krumbein propuso fórmulas para convertir estos números en una única medida de forma, [ 3 ] como por ejemplo:

ψl=DSDIDL23{\displaystyle \psi _{l}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}D_{I}}{D_{L}^{2}}}}}

dóndeDL{\displaystyle D_{L}},DI{\displaystyle D_{I}}, yDS{\displaystyle D_{S}}son las longitudes de los ejes largo, intermedio y corto de la partícula. [ 4 ] La formaψl{\displaystyle \psi _{l}}Varía desde 1 para una partícula perfectamente esférica hasta valores muy pequeños para una partícula en forma de placa o varilla.

Sneed y Folk propusieron una medida alternativa: [ 5 ]

ψpag=DS2DLDI3{\displaystyle \psi _{p}={\sqrt[{3}]{\frac {D_{S}^{2}}{D_{L}D_{I}}}}}

que, de nuevo, varía de 0 a 1 con el aumento de la esfericidad.

Redondez

Tabla comparativa para evaluar la redondez de los granos de sedimento.

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 tablas comparativas. Los términos descriptivos comunes van desde muy angular hasta angular, subangular, subredondeado, redondeado y muy redondeado, con un grado creciente de redondez. [ 6 ]

Textura de la superficie

La textura superficial describe las características a pequeña escala de un grano, como hoyos, fracturas, crestas y arañazos. Estas se evalúan con mayor frecuencia en granos de cuarzo , ya que estos conservan sus marcas superficiales durante largos períodos de tiempo. La textura superficial varía desde pulida hasta 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 . [ 7 ]

Composición

La composición del sedimento se puede medir en términos de:

Esto genera una ambigüedad en la que la arcilla puede utilizarse tanto como rango de tamaño como composición (véase minerales arcillosos ).

Transporte de sedimentos

Los sedimentos se acumulan en los rompeolas artificiales porque reducen la velocidad del flujo de agua, por lo que el arroyo no puede transportar tanta carga de sedimentos.
Transporte glaciar de cantos rodados. Estos cantos rodados se depositarán a medida que el glaciar retroceda.

El transporte de sedimentos depende de la fuerza de la corriente que los arrastra, así como de su tamaño, volumen, densidad y forma. Las corrientes más fuertes aumentan la sustentación y la resistencia que sufren las partículas, provocando que asciendan, mientras que las partículas más grandes o densas tienden a caer.

procesos fluviales

Depósitos glaciofluviales profundos y erosionados a lo largo del río Matanuska , Alaska.

En geografía y geología , los procesos de sedimentación fluvial o el transporte de sedimentos fluviales se asocian con ríos y arroyos y los depósitos y formas del relieve creados por los sedimentos. Puede resultar en la formación de rizaduras y dunas , en patrones de erosión con forma fractal , en patrones complejos de sistemas fluviales naturales y en el desarrollo de llanuras aluviales y la ocurrencia de crecidas repentinas . El sedimento movido por el agua puede ser más grande que el sedimento movido por el aire porque el agua tiene una mayor densidad y viscosidad . En los ríos típicos, el sedimento transportado más grande es de arena y grava , pero las crecidas más grandes pueden transportar cantos rodados e incluso rocas . Cuando el arroyo o río está asociado con glaciares , capas de hielo o casquetes polares , se utiliza el término glaciofluvial o fluvioglaciar , como en flujos periglaciares e inundaciones de desbordamiento de lagos glaciares . [ 8 ] [ 9 ] Los procesos de sedimentación fluvial incluyen el movimiento de sedimentos y la erosión o deposición en el lecho del río . [ 10 ] [ 11 ]

Procesos eólicos: viento

El viento provoca el transporte de sedimentos finos y la formación de campos de dunas y suelos a partir del polvo suspendido en el aire.

Procesos glaciares

Sedimentos glaciares de Montana

Los glaciares transportan sedimentos de diversos tamaños y los depositan en morrenas .

Balance de masas

El equilibrio general entre el transporte y la deposición de sedimentos en el lecho se describe mediante la ecuación de Exner . Esta ecuación establece que la tasa de aumento de la elevación del lecho debido a la deposición es proporcional a la cantidad de sedimento que cae del flujo. Esta ecuación es importante porque los cambios en la fuerza del flujo modifican su capacidad para transportar sedimentos, lo cual se refleja en los patrones de erosión y deposición observados a lo largo de un curso de agua. Estos procesos pueden ser localizados y deberse simplemente a pequeños obstáculos; por ejemplo, las socavaduras detrás de las rocas, donde el flujo se acelera, y la deposición en el interior de los meandros . La erosión y la deposición también pueden ser regionales; la erosión puede ocurrir debido a la eliminación de presas y al descenso del nivel de base . La deposición puede ocurrir debido a la construcción de una presa que provoca que el río se estanque y deposite toda su carga, o debido a la elevación del nivel de base.

Costas y mares poco profundos

Los mares, océanos y lagos acumulan sedimentos con el tiempo. Estos sedimentos pueden estar compuestos de material terrígeno , originado en tierra firme, pero depositado en ambientes terrestres, marinos o lacustres (lagos), o de sedimentos (a menudo biológicos) originados en el propio cuerpo de agua. El material terrígeno suele provenir de ríos y arroyos cercanos o de sedimentos marinos removidos (por ejemplo, arena ). En alta mar, los exoesqueletos de 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 lacustre que no se han solidificado en roca pueden utilizarse para determinar las condiciones climáticas del pasado .

Principales entornos de sedimentación marina

Eolianita del Holoceno y una playa carbonatada en Long Island, Bahamas.

Las principales zonas de deposición de sedimentos en el medio marino incluyen:

  • Arenas litorales (por ejemplo, arenas de playa, arenas de escorrentía fluvial, barras y cordones litorales costeros, en su mayoría clásticas con escaso contenido faunístico).
  • La plataforma continental ( arcillas limosas , con un contenido creciente de fauna marina).
  • El margen de la plataforma continental (bajo aporte terrígeno, principalmente esqueletos faunísticos calcáreos )
  • La pendiente de la plataforma continental (con limos y arcillas de grano mucho más fino)
  • Lechos de estuarios con los depósitos resultantes denominados " lodo de bahía ".

Otro entorno de sedimentación que es una mezcla de fluvial y marino es el sistema turbidítico , que es una fuente importante de sedimentos para las cuencas sedimentarias profundas y abisales , así como para las fosas oceánicas profundas .

Cualquier depresión en un entorno marino donde se acumulan sedimentos 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 medio marino, lo que conduce a una disminución del tamaño de los granos de sedimento hacia el mar.

Problemas medioambientales

Erosión y aporte de sedimentos agrícolas a los ríos

Una de las causas de las altas cargas de sedimentos es la tala y quema y la agricultura itinerante de los bosques tropicales . Cuando la superficie del suelo se despoja de vegetación y luego se quema de todos los organismos vivos, los suelos superiores son vulnerables a la erosión tanto del viento como del agua. En varias regiones de la Tierra, sectores enteros de un país se han vuelto erosionables. Por ejemplo, en la meseta central alta de Madagascar , que constituye aproximadamente el diez por ciento de la superficie terrestre de ese país, la mayor parte del área terrestre está desvegetada, y los barrancos se han erosionado en el suelo subyacente para formar barrancos característicos llamados lavakas . Estos tienen típicamente 40 metros (130 pies) de ancho, 80 metros (260 pies) de largo y 15 metros (49 pies) de profundidad. [ 12 ] Algunas áreas tienen hasta 150 lavakas por kilómetro cuadrado, [ 13 ] y los lavakas pueden representar el 84% de todos los sedimentos transportados por los ríos. [ 14 ] Esta sedimentación produce una decoloración de los ríos a 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 aproximadamente 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. [ 15 ]   

La erosión también es un problema en 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 soporte. [ 16 ] Muchas de estas regiones se encuentran cerca de ríos y sistemas de drenaje. La pérdida de suelo debido a la erosión elimina tierras de cultivo útiles, aumenta la carga de sedimentos y puede contribuir al transporte de fertilizantes antropogénicos al sistema fluvial, lo que provoca eutrofización . [ 17 ]

La relación de entrega de sedimentos (SDR, por sus siglas en inglés) es la fracción de la erosión bruta (erosión interlill, zanja, barranco y arroyo) que se espera que llegue a la desembocadura del río. [ 18 ] La transferencia y deposición de sedimentos se puede modelar con modelos de distribución de sedimentos como WaTEM/SEDEM. [ 19 ] En Europa, según las estimaciones del modelo WaTEM/SEDEM, la relación de entrega de sedimentos es de aproximadamente el 15 %. [ 20 ]

Desarrollo costero y sedimentación cerca de los arrecifes de coral

El desarrollo de cuencas hidrográficas cerca de arrecifes de coral es una de las principales causas de estrés coralino relacionado con los sedimentos. La eliminación de la vegetación natural en la cuenca para el desarrollo expone el suelo a un aumento del viento y las precipitaciones, lo que puede hacer que los sedimentos expuestos sean más susceptibles a la erosión y al transporte hacia el medio marino durante las lluvias. Los sedimentos pueden afectar negativamente a los corales de diversas maneras, como asfixiándolos físicamente, erosionando sus superficies, obligándolos a gastar energía durante la remoción de sedimentos y provocando floraciones de algas que, en última instancia, pueden reducir el espacio en el fondo marino donde los corales jóvenes (pólipos) pueden 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 sedimentación. Además, dado que la fuente de sedimentos (es decir, terrestre, oceánica u orgánica) suele estar correlacionada con el tamaño promedio de los granos de sedimento, la distribución del tamaño de grano de los sedimentos variará según el aporte relativo 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 sedimento suspendido en la columna de agua en un momento dado y el estrés que sufren los corales relacionado con los sedimentos. [ 21 ]

Consideraciones biológicas

En julio de 2020, biólogos marinos informaron que se encontraron microorganismos aerobios (principalmente), en " animación cuasi suspendida ", en sedimentos pobres en materia orgánica, de hasta 101,5 millones de años de antigüedad, a 250 pies por debajo del lecho marino en el Giro del Pacífico Sur (SPG) ("el punto más muerto del océano"), y que podrían ser las formas de vida más longevas jamás encontradas. [ 22 ] [ 23 ]

Véase también

  • Barra (morfología fluvial)  – Región elevada de sedimento en un río que ha sido depositada por la corriente.
  • Cúspides de playa  : formaciones costeras compuestas por sedimentos de diferentes granulometrías dispuestos en forma de arco.
  • Biorrexistasia  – Teoría de la formación del suelo
  • Biocuneta  : elementos paisajísticos diseñados para gestionar la escorrentía superficial.
  • Decantación  – Proceso para la separación de mezclas
  • Deposición (geología)  – Adición natural de materiales a una masa terrestre.
  • Ambiente de deposición  : procesos asociados con la deposición de un tipo particular de sedimento.
  • Erosión  : Procesos naturales que eliminan el suelo y las rocas.
  • Ecuación de Exner  – Ley de la agradación de sedimentos
  • Tamaño del grano , también conocido como tamaño de partícula  : diámetro de los granos individuales de sedimento o de las partículas litificadas en rocas clásticas.
  • Lluvia de polvo , también conocida como precipitación de sedimentos  : forma de precipitación que contiene polvo visible
  • Regolito  – Capa de depósitos sueltos y superficiales que cubren la roca sólida
  • Arena  – Material granular compuesto por partículas de roca y minerales finamente divididas.
  • Sedimentología  : estudio de los sedimentos naturales y sus procesos de formación.
  • Trampa de sedimentos  : Cualquier depresión topográfica donde los sedimentos se acumulan sustancialmente con el tiempo.
  • Sedimentación  : Proceso por el cual las partículas se mueven hacia el fondo de un líquido y forman un sedimento.
  • Escorrentía superficial  : flujo de agua de lluvia en exceso que no se infiltra en el suelo sobre su superficie.

Referencias

  1. ↑ "Sedimento" . National Geographic . Consultado el 10 de diciembre de 2024 .
  2. ↑ Boggs, Sam (2006). Principios de sedimentología y estratigrafía (4.ª ed.). Upper Saddle River, NJ: Pearson Prentice Hall. pág. 65. ISBN   0-13-154728-3.
  3. ↑ Krumbein, William C. (1941). "Medición y significado geológico de la forma y redondez de las partículas sedimentarias". SEPM Journal of Sedimentary Research . 11 : 64–72 . doi : 10.1306/D42690F3-2B26-11D7-8648000102C1865D .
  4. ↑ Boggs 2006 , pág. 582.
  5. ↑ Sneed, Edmund D.; Folk, Robert L. (marzo de 1958). "Guijarros en el bajo río Colorado, Texas: un estudio de la morfogénesis de partículas". The Journal of Geology . 66 (2): 114– 150. Bibcode : 1958JG.....66..114S . doi : 10.1086/626490 . S2CID 129658242 . 
  6. ↑ Boggs 2006 , págs. 66–67.
  7. ↑ Boggs 2006 , págs. 68–70.
  8. ↑ Neuendorf, Klaus KE; Mehl, James P. Jr; Jackson, Julia A., eds. (2011). Glosario de Geología (5.ª ed. revisada). Alexandria, Virginia: American Geological Institute. pág. 800. ISBN   978-3-642-06621-4OCLC 751527782​​ 
  9. ↑ Wilson, WE y Moore, JE 2003. Glosario de hidrología, Instituto Geológico Americano, Springer, 248 págs.
  10. ↑ Charlton, Ro (2008). Fundamentos de geomorfología fluvial . Londres: Rutledge. pág . 234. ISBN  978-0-415-33454-9.
  11. ↑ Wohl, Ellen (2014). Ríos en el paisaje: ciencia y gestión . Wiley-Blackwell. pág. 330. ISBN  978-1-118-41489-7.
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  14. ↑ Cox, Rónadh; Bierman, Paul; Jungers, Matthew C.; Rakotondrazafy, AF Michel (julio de 2009). "Tasas de erosión y fuentes de sedimentos en Madagascar inferidas a partir del análisis de 10 Be de sedimentos de Lavaka, ladera y río". The Journal of Geology . 117 (4): 363– 376. Bibcode : 2009JG....117..363C . doi : 10.1086/598945 . S2CID 55543845 . 
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  17. ↑ Ohlsson, Thomas (2014). «Sostenibilidad y producción de alimentos» . En Motarjemi, Yasmine; Lelieveld, Hubb (eds.). Gestión de la seguridad alimentaria: una guía práctica para la industria alimentaria . Elsevier. ISBN 978-0-12-805682-0Consultado el 24 de septiembre de 2021 .
  18. ↑ Fernandez, C.; Wu, JQ; McCool, DK; Stöckle, CO (2003-05-01). "Estimación de la erosión hídrica y la producción de sedimentos con SIG, RUSLE y SEDD" . Journal of Soil and Water Conservation . 58 (3): 128– 136. ISSN 0022-4561 . 
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  22. ↑ Wu, Katherine J. (28 de julio de 2020). "Estos microbios podrían haber sobrevivido 100 millones de años bajo el lecho marino: rescatadas de sus hogares fríos, estrechos y pobres en nutrientes, las bacterias despertaron en el laboratorio y crecieron" . The New York Times . Consultado el 31 de julio de 2020 .
  23. ↑ Morono, Yuki; et al. (28 de julio de 2020). "La vida microbiana aeróbica persiste en sedimentos marinos oxigenados de hasta 101,5 millones de años" . Nature Communications . 11 (3626): 3626. Bibcode : 2020NatCo..11.3626M . doi : 10.1038/ s41467-020-17330-1 . PMC 7387439. PMID 32724059 .   

Lecturas adicionales

  • Prothero, Donald R.; Schwab, Fred (1996), Geología sedimentaria: Una introducción a las rocas sedimentarias y la estratigrafía , WH Freeman, ISBN 978-0-7167-2726-2
  • Siever, Raymond (1988), Arena , Nueva York: Scientific American Library, ISBN 978-0-7167-5021-5
  • Nichols, Gary (1999), Sedimentología y estratigrafía , Malden, MA: Wiley-Blackwell, ISBN 978-0-632-03578-6
  • Reading, HG (1978), Ambientes sedimentarios: procesos, facies y estratigrafía , Cambridge, Massachusetts: Blackwell Science, ISBN 978-0-632-03627-1
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