Estructuras sedimentarias: tipos, formación y su importancia en la interpretación geológica

Estructuras sedimentarias

Los sedimentos y las rocas sedimentarias se ordenan en capas, denominadas estratos, que a su vez poseen estructuras geométricas internas, desde la escala macroscópica a la microscópica. Estas estructuras aparecen tanto en la base como en el techo de los estratos, pero sobre todo en su interior, y algunas de ellas se originaron durante la diagénesis o por procesos de deformación. La acción de los organismos que vivieron en las cuencas sedimentarias también forma estructuras propias. Las estructuras sedimentarias ofrecen información sobre el agente, los procesos de transporte y las direcciones de la corriente o fluido que las originó. Además, dan la clave para interpretar el ambiente de sedimentación y el tipo de cuenca sedimentaria en el que se forma cada tipo de roca.

Estrato y lámina

La estratificación o la ordenación en capas es uno de los rasgos más característicos de las rocas sedimentarias. Un estrato es una unidad litológica, es decir, está formado por un único tipo de roca de origen sedimentario que se formó bajo procesos sedimentarios constantes. Se distingue visual y físicamente de otros estratos por presentar superficies originadas por la interrupción de la sedimentación o erosión. Los estratos pueden subdividirse internamente en láminas, que son el nivel más pequeño del estrato que muestra la ordenación interna de las rocas. Pueden ser de origen detrítico y se forman por acumulación y ordenación de partículas. También lo hacen por precipitación química, como ocurre en los bandeados de hierro o en algunas calizas. El espesor de las láminas varía de 0.1 cm a 10 cm. Las láminas no siempre aparecen en los estratos, y hay algunos que no tienen estructura interna, denominándose estratos masivos. El techo es el tiempo en el que finalizó el proceso sedimentario que originó el estrato. También puede haberse originado por erosión, que trunca el estrato. El muro es el inicio de la sedimentación.

Estructuras sedimentarias de acumulación

Se forman durante la sedimentación y la acumulación de las partículas en las cuencas, a partir de un fluido que distribuye y ordena los sedimentos. Las estructuras de acumulación indican la velocidad, energía, dirección y sentido de la corriente y el ambiente de sedimentación.

Estructuras en sedimentos granulares

Son los ripples, las dunas y las turbiditas.

• Ripples: se forman en sedimentos arenosos a partir de flujos unidireccionales. A medida que aumenta su velocidad, la corriente comienza a mover los granos del fondo del lecho y se forman rizaduras similares a pequeñas dunas. La cresta es el punto más alto de la estructura, y por delante se encuentra el punto de ruptura a partir del cual se originan las caras de avalancha. La carga de fondo se acumula en la parte alta hasta que la pendiente se hace inestable y las partículas caen por el lado de sotavento. Si la altura de los ripples en conjunto es inferior a 6 cm dentro del estrato se denomina laminación cruzada, y si superan esa altura estratificación cruzada. Los ripples son estructuras típicas de fluidos acuosos en medios fluviales, marinos litorales y de plataforma. También los produce el viento en medios eólicos. En sedimentos con el mismo tamaño de grano, la velocidad de la corriente influye en la morfología de los ripples.
• Dunas eólicas: la baja densidad y viscosidad del aire restringen la granulometría de la carga de fondo y la suspensión, originando mucho más seleccionados y redondeados que los de los ambientes fluvial y marino. Los ripples de origen eólico se distinguen de los fluviales porque el viento forma caras de avalancha con mayor inclinación de las láminas, entre 20 y 36º. Cuando se observan con la lupa, los granos de arena que han sido transportados por el viento muestran una superficie pulida y picaduras causadas por el impacto entre ellos en el aire.
• Estructuras gradadas o turbiditas: cuando los sedimentos llegan a una cuenca sedimentaria de muy baja o nula energía se produce la sedimentación de las partículas por gravedad. En primer lugar se acumulan las más grandes y pesadas, y así sucesivamente hasta las más pequeñas, del tamaño de la arcilla. Estas estructuras aparecen en lagos, en ambientes marinos del talud y en los fondos abisales.

Estructuras biogénicas

Los seres vivos, bien sean plantas, animales, bacterias o algas, dejan huellas en los sedimentos que pueden quedar preservadas en el registro fósil y que se denominan icnofósiles. Tipos de estructuras biogénicas:

• Bioturbación: se producen en sedimentos no consolidados, por organismos que excavan o se desplazan en su interior. De esta manera, los remueven, y las sustancias orgánicas que segregan favorecen la oxidación y el endurecimiento de las paredes de las galerías. Pueden ser pistas, pisadas, huellas, galerías verticales y horizontales y marcas de reposo.
• Bioerosión: se deben a la acción de organismos, también llamados litófagos, sobre sustratos duros y consolidados. Hay varios tipos: perforaciones, raspaduras y arañazos.

Estructuras de erosión

La erosión se produce por la rotura de las estructuras sedimentarias de acumulación y de los propios estratos. Las estructuras más significativas son las siguientes:

• Erosión a techo de los estratos:
  • Flute-cast: depresión que se origina delante de obstáculos, con forma de media luna y una parte central más profunda, donde se produce el remolino más fuerte de la corriente.
  • Grietas de desecación: formadas por evaporación y desecación. El sedimento fino pierde el agua y se rompe en estructuras poligonales, que pueden llegar a despegarse del fondo. Son frecuentes en las llanuras de inundación de los ríos, los márgenes de los lagos y las zonas supramareales.
• Erosión que corta los estratos:
  • Canales: la erosión la produce una corriente de agua, que corta y excava los estratos. Estas estructuras tienen forma cóncava.
  • Discordancia: superficies erosivas que cortan grandes extensiones. Indican niveles de erosión generalizada, que pueden abarcar grandes periodos temporales.
• Deformación de los estratos:
  • Deformación por carga: se forman poco después de la sedimentación, antes de la litificación, por diferencias de carga o pequeños temblores (terremotos) en las cuencas sedimentarias. La causa de la deformación son los contrastes de densidades que ocurren cuando las capas de grano fino fluidifican y cortan las capas de arena intercaladas, modificando la laminación. Suelen tener forma de llama y almohadilla.
  • Slumps: estratos que se pliegan por desplazamiento lateral por gravedad cuando el fondo de la cuenca está inclinado. No están relacionados con procesos tectónicos y se producen debajo del agua. Se distinguen cuando, por encima y por debajo de ellos, existen estratos horizontales.

Cuencas y ambientes sedimentarios

Las rocas sedimentarias se agrupan en sucesiones estratigráficas, que se han acumulado en las cuencas sedimentarias situadas sobre la litosfera y en el seno de la hidrosfera. Esta acumulación y su transformación en rocas sedimentarias están determinadas por varios factores: tiempo, litología del área fuente (composición de las rocas), agente de transporte, clima, morfología de la cuenca sedimentaria, tectónica, variaciones del nivel del mar, diagénesis y biota. Las cuencas son muy sensibles a estos factores, y como cambian con el tiempo, su evolución queda registrada en las facies sedimentarias permitiendo a los geólogos interpretar y reconstruir la historia geológica. Para estudiar los ambientes sedimentarios se emplea el término facies, que es la suma de las características de un sedimento o roca sedimentaria concretos: su litología o composición, la geometría, el contenido paleontológico, las estructuras sedimentarias y el color. Cada tipo de facies es la expresión de un proceso sedimentario, y a partir de sus características se pueden conocer el proceso y el medio en el que se formaron. Si las facies cambian, se sabe que también lo hicieron los procesos sedimentarios que hubo, variaciones en el ambiente de sedimentación. Las cuencas y ambientes de sedimentación se clasifican en tres grandes grupos en función de la situación que ocupan en la litosfera. Los cambios de facies se producen en la horizontal y se denominan variaciones laterales de facies, y cuando se observan en la vertical indican que ha habido un cambio de los procesos y los ambientes sedimentarios en el tiempo.