El sedimento es un material natural que se descompone por procesos de meteorización y erosión , y posteriormente es transportado por la acción del viento, agua o 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 del río y al llegar al lecho marino depositados por sedimentación ; si enterrados, pueden eventualmente convertirse en piedra arenisca y limolita ( rocas sedimentarias ) a través de litificacion .
Los sedimentos son transportados con mayor frecuencia 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 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 glaciales y la labranza son sedimentos transportados por hielo.
Clasificación [ editar ]
Los sedimentos se pueden clasificar según su tamaño de grano o composición.
Tamaño de grano [ editar ]
El tamaño de los sedimentos se mide en una escala logarítmica de base 2, llamada escala "Phi", que clasifica las partículas por tamaño desde "coloides" hasta "rocas".
φ escala | Rango de tamaño (métrico) | Rango de tamaño (pulgadas) | Clase agregada (Wentworth) | Otros nombres |
---|---|---|---|---|
<−8 | > 256 mm | > 10,1 pulgadas | Roca | |
−6 a −8 | 64–256 mm | 2,5-10,1 pulgadas | Adoquín | |
−5 a −6 | 32–64 mm | 1,26-2,5 pulg. | Muy gruesa de grava | Guijarro |
−4 a −5 | 16–32 mm | 0,63-1,26 pulgadas | Grava gruesa | Guijarro |
−3 a −4 | 8-16 mm | 0,31–0,63 pulg. | Grava mediana | Guijarro |
−2 a −3 | 4-8 mm | 0,157–0,31 pulg. | Grava fina | Guijarro |
−1 a −2 | 2-4 mm | 0,079-0,157 pulgadas | Grava muy fina | Gránulo |
0 a -1 | 1-2 mm | 0.039–0.079 pulg. | Arena muy gruesa | |
1 a 0 | 0,5-1 mm | 0,020-0,039 pulg. | Arena gruesa | |
2 a 1 | 0,25–0,5 mm | 0.010–0.020 pulg | Arena media | |
3 a 2 | 125–250 μm | 0,0049–0,010 pulg. | Arena fina | |
4 a 3 | 62,5-125 μm | 0,0025–0,0049 pulg. | Arena muy fina | |
8 hasta 4 | 3,9–62,5 μm | 0,00015–0,0025 pulg. | Limo | Lodo |
> 8 | <3,9 μm | <0,00015 pulg. | Arcilla | Lodo |
> 10 | <1 μm | <0,000039 pulg | Coloide | Lodo |
Composición [ editar ]
La composición del sedimento se puede medir en términos de:
- litología de la roca madre
- composición mineral
- maquillaje químico .
Esto conduce a una ambigüedad en la que la arcilla se puede usar tanto como un rango de tamaño como como una composición (ver minerales de arcilla ).
Transporte de sedimentos [ editar ]
El sedimento se transporta en función de la fuerza del flujo que lo transporta y de su propio tamaño, volumen, densidad y forma. Los flujos más fuertes aumentarán la elevación y el arrastre de la partícula, lo que hará que se eleve, mientras que las partículas más grandes o más densas serán más propensas a caer a través del flujo.
Procesos fluviales: ríos, arroyos y flujo terrestre [ editar ]
Movimiento de partículas [ editar ]
Los ríos y arroyos transportan sedimentos en sus flujos. Este sedimento puede estar en una variedad de ubicaciones dentro del flujo, dependiendo del equilibrio entre la velocidad ascendente de la partícula (fuerzas de arrastre y elevación) y la velocidad de sedimentación de la partícula. Estas relaciones se muestran en la siguiente tabla para el número de Rouse , que es una relación entre la velocidad de caída de sedimentos y la velocidad ascendente.
dónde
- es la velocidad de caída
- es la constante de von Kármán
- es la velocidad de corte
Modo de transporte | Número de despertador |
---|---|
Carga de cama | > 2,5 |
Carga suspendida : 50% suspendida | > 1,2, <2,5 |
Carga suspendida : 100% suspendida | > 0,8, <1,2 |
Carga de lavado | <0,8 |
Si la velocidad ascendente es aproximadamente igual a la velocidad de sedimentación, el sedimento se transportará corriente abajo en su totalidad como carga suspendida . Si la velocidad ascendente es mucho menor que la velocidad de asentamiento, pero aún lo suficientemente alta para que el sedimento se mueva (ver Inicio del movimiento ), se moverá a lo largo del lecho como carga del lecho rodando, deslizándose y saltando (saltando hacia el flujo , siendo transportado una corta distancia para luego asentarse nuevamente). Si la velocidad ascendente es más alta que la velocidad de sedimentación, el sedimento se transportará a lo alto del flujo como carga de lavado .
Como generalmente hay una gama de diferentes tamaños de partículas en el flujo, es común que el material de diferentes tamaños se mueva a través de todas las áreas del flujo para determinadas condiciones de la corriente.
Formas de lecho fluvial [ editar ]
El movimiento de los sedimentos puede crear estructuras autoorganizadas como ondulaciones , dunas o antidunas en el río o en el lecho de un arroyo . Estas formas de lecho a menudo se conservan en rocas sedimentarias y se pueden usar para estimar la dirección y la magnitud del flujo que depositó el sedimento.
Escorrentía superficial [ editar ]
El flujo terrestre puede erosionar las partículas del suelo y transportarlas pendiente abajo. La erosión asociada con el flujo terrestre puede ocurrir a través de diferentes métodos dependiendo de las condiciones meteorológicas y de flujo.
- Si el impacto inicial de las gotas de lluvia desaloja el suelo, el fenómeno se denomina erosión por salpicaduras de lluvia.
- Si el flujo terrestre es directamente responsable del arrastre de sedimentos pero no forma cárcavas, se denomina "erosión laminar".
- Si el flujo y el sustrato permiten la canalización, se pueden formar cárcavas; esto se denomina "erosión de barrancos".
Entornos deposicionales fluviales clave [ editar ]
Los principales entornos fluviales (ríos y arroyos) para la deposición de sedimentos incluyen:
- Deltas (posiblemente un entorno intermedio entre fluvial y marino)
- Barras de puntos
- Abanicos aluviales
- Ríos trenzados
- Lagos de meandro
- Diques
- Cascadas
Procesos eólicos: viento [ editar ]
El viento provoca el transporte de sedimentos finos y la formación de campos de dunas de arena y suelos a partir del polvo en suspensión.
Procesos glaciales [ editar ]
Los glaciares transportan una amplia gama de tamaños de sedimentos y los depositan en morrenas .
Balance de masa [ editar ]
El balance general entre el sedimento en el transporte y el sedimento que se deposita en el lecho viene dado por la ecuación de Exner . Esta expresión establece que la tasa de aumento en 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 potencia del flujo cambian la capacidad del flujo para transportar sedimentos, y esto se refleja en los patrones de erosión y deposición observados a lo largo de un arroyo. Esto puede ser localizado, y simplemente debido a pequeños obstáculos; ejemplos son los agujeros de socavación detrás de los cantos rodados, 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 remoción de la presa y al nivel de la baseotoño. La deposición puede ocurrir debido al emplazamiento de una presa que hace que el río se estanque y deposite toda su carga, o debido al aumento del nivel de la base.
Costas y mares poco profundos [ editar ]
Los mares, océanos y lagos acumulan sedimentos con el tiempo. El sedimento puede consistir en material terrígeno , que se origina en la tierra, pero puede depositarse en ambientes terrestres, marinos o lacustres (lacustres), o de sedimentos (a menudo biológicos) que se originan en el cuerpo de agua. El material terrestre es a menudo suministrado por ríos y arroyos cercanos o sedimentos marinos reelaborados (por ejemplo, arena ). En el medio del océano, los exoesqueletos de organismos muertos son los principales responsables de la acumulación de sedimentos.
Los sedimentos depositados son la fuente de 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 .
Entornos de depósito marinos clave [ editar ]
Las principales áreas de deposición de sedimentos en el medio marino incluyen:
- Arenas litorales (por ejemplo, arenas de playa, arenas de escorrentía de ríos, barras y asadores costeros, en gran parte clásticas con poco contenido de fauna)
- La plataforma continental ( arcillas limosas , aumento del contenido de fauna marina).
- El margen de la plataforma (bajo suministro de terrígenos, en su mayoría esqueletos de fauna calcáreos )
- La pendiente de la plataforma (limos y arcillas mucho más de grano fino)
- Lechos de estuarios con los depósitos resultantes llamados " lodo de bahía ".
Otro entorno depositacional que es una mezcla de fluvial y marino es el sistema de turbiditas , 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 se somete a un proceso de clasificación hidrodinámica dentro del medio marino que conduce a una clarificación hacia el mar del tamaño del grano del sedimento.
Problemas ambientales [ editar ]
Erosión y entrega de sedimentos agrícolas a los ríos [ editar ]
Una de las causas de las altas cargas de sedimentos es la tala y quema y el cultivo migratorio 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 de la superficie terrestre está desvegetada y los barrancos se han erosionado en el suelo subyacente en surcos que suelen superar los 50 metros de profundidad y un kilómetro de ancho. . [ cita requerida ]Esta sedimentación da como resultado la decoloración de los ríos a un color marrón rojizo oscuro y conduce a la muerte de peces.
La erosión también es un problema en áreas de agricultura moderna, donde la remoción de vegetación nativa para el cultivo y cosecha de un solo tipo de cultivo ha dejado el suelo sin apoyo. Muchas de estas regiones están cerca de ríos y drenajes. La pérdida de suelo debido a la erosión elimina tierras agrícolas útiles, aumenta la carga de sedimentos y puede ayudar a transportar fertilizantes antropogénicos al sistema fluvial, lo que conduce a la eutrofización .
La tasa de entrega de sedimentos (SDR) es una fracción de la erosión bruta (erosión entre riachuelos, riachuelos, barrancos y arroyos) que se espera que se entregue a la desembocadura del río. [1] La transferencia y la deposición de sedimentos se pueden modelar con modelos de distribución de sedimentos como WaTEM / SEDEM. [2] En Europa, según el modelo WaTEM / SEDEM, se estima que el índice de entrega de sedimentos es de aproximadamente el 15%. [3]
Desarrollo costero y sedimentación cerca de los arrecifes de coral [ editar ]
El desarrollo de cuencas hidrográficas cerca de los arrecifes de coral es una de las causas principales del estrés coralino relacionado con los sedimentos. La eliminación de la vegetación natural en la cuenca para el desarrollo expone el suelo a un aumento de viento y lluvia y, como resultado, puede hacer que los sedimentos expuestos se vuelvan más susceptibles a la erosión y la entrega al medio marino durante los eventos de lluvia. Los sedimentos pueden afectar negativamente a los corales de muchas maneras, como asfixiarlos físicamente, desgastar sus superficies, hacer que los corales gasten energía durante la remoción de sedimentos y causar floraciones de algas que, en última instancia, pueden llevar a menos espacio en el lecho marino donde los corales juveniles (pólipos) pueden asentar.
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, tierra, océano u orgánicamente) a menudo se correlaciona con cuán gruesos o finos son los tamaños de grano de sedimento que caracterizan un área, la distribución del tamaño de grano de sedimento cambiará de acuerdo con la entrada relativa de tierra ( sedimentos típicamente finos), marinos (típicamente gruesos) y de origen orgánico (variable con la edad). Estas alteraciones en los sedimentos marinos caracterizan la cantidad de sedimento que está suspendido en la columna de agua en un momento dado y el estrés coralino relacionado con los sedimentos.
Consideraciones biológicas [ editar ]
En julio de 2020, biólogos marinos informaron que se encontraron microorganismos aeróbicos (principalmente), en " animación cuasi suspendida ", en sedimentos orgánicos pobres, de hasta 101,5 millones de años, 250 pies por debajo del lecho marino en el giro del Pacífico Sur (SPG). ("el lugar más muerto del océano"), y podrían ser las formas de vida más longevas jamás encontradas. [4] [5]
Ver también [ editar ]
- Bar (morfología del río) : una región elevada de sedimento en un río que ha sido depositado por el flujo
- Cúspides de playa: formaciones costeras compuestas por varios grados de sedimento en un patrón de arco
- Biorhexistasia
- Bioswale : elementos del paisaje diseñados para eliminar los escombros y la contaminación del agua de escorrentía superficial
- Decantación
- Deposición (geología) : proceso geológico en el que se agregan sedimentos, suelo y rocas a una forma de relieve o masa terrestre
- Entorno depositacional: la combinación de procesos físicos, químicos y biológicos asociados con la deposición de un tipo particular de sedimento.
- Erosión : procesos que eliminan el suelo y las rocas de un lugar de la corteza terrestre y luego lo transportan a otro lugar donde se deposita.
- Ecuación de Exner
- Tamaño de grano , también conocido como tamaño de partícula: diámetro de granos individuales de sedimento o de partículas litificadas en rocas clásticas.
- Polvo de lluvia , también conocido como precipitación de sedimentos
- Regolito : una capa de depósitos superficiales heterogéneos y sueltos que cubren la roca sólida.
- Arena : material granular compuesto de roca finamente dividida y partículas minerales.
- Sedimentología : estudio de los sedimentos naturales y de los procesos por los que se forman.
- Trampa de sedimentos : cualquier depresión topográfica donde los sedimentos se acumulan sustancialmente con el tiempo.
- Asentamiento : proceso mediante el cual las partículas se depositan en el fondo de un líquido y forman un sedimento.
- Escorrentía superficial : flujo de exceso de agua de lluvia que no se infiltra en el suelo sobre su superficie.
Referencias [ editar ]
- ^ Fernández, C .; Wu, JQ; McCool, DK; Stöckle, CO (1 de mayo de 2003). "Estimación de la erosión hídrica y el rendimiento de sedimentos con GIS, RUSLE y SEDD" . Revista de conservación del suelo y el agua . 58 (3): 128-136. ISSN 0022-4561 .
- ^ Van Rompaey, Anton JJ; Verstraeten, Gert; Van Oost, Kristof; Gobernantes, Gerard; Poesen, Jean (1 de octubre de 2001). "Modelado del rendimiento medio anual de sedimentos utilizando un enfoque distribuido" . Procesos y accidentes geográficos de la superficie terrestre . 26 (11): 1221-1236. Código Bibliográfico : 2001ESPL ... 26.1221V . doi : 10.1002 / esp.275 . ISSN 1096-9837 .
- ↑ Borrelli, P .; Van Oost, K .; Meusburger, K .; Alewell, C .; Lugato, E .; Panagos, P. (1 de febrero de 2018). "Un paso hacia una evaluación holística de la degradación del suelo en Europa: acoplamiento de la erosión in situ con la transferencia de sedimentos y los flujos de carbono" . Investigación ambiental . 161 : 291-298. Código bibliográfico : 2018ER .... 161..291B . doi : 10.1016 / j.envres.2017.11.009 . ISSN 0013-9351 . PMC 5773246 . PMID 29175727 .
- ^ Wu, Katherine J. (28 de julio de 2020). "Estos microbios pueden haber sobrevivido 100 millones de años debajo del lecho marino: rescatados de sus hogares fríos, estrechos y pobres en nutrientes, las bacterias se despertaron en el laboratorio y crecieron" . Consultado el 31 de julio de 2020 .
- ^ Morono, Yuki; et al. (28 de julio de 2020). "La vida microbiana aeróbica persiste en sedimentos marinos óxicos tan antiguos como 101,5 millones de años" . Comunicaciones de la naturaleza . 11 (3626): 3626. Bibcode : 2020NatCo..11.3626M . doi : 10.1038 / s41467-020-17330-1 . PMC 7387439 . PMID 32724059 .
Lectura adicional [ editar ]
- Prothero, Donald R .; Schwab, Fred (1996), Geología sedimentaria: Introducción a las rocas sedimentarias y la estratigrafía , WH Freeman, ISBN 978-0-7167-2726-2
- Siever, Raymond (1988), Sand , 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