15.3: ¿Por qué deposición o erosión?

Introducción

Esta sección proporciona algunos antecedentes sobre la naturaleza básica de la deposición y la erosión. Algo de ello puede parecerle elemental, pero una comprensión clara de ello es fundamental para una visión productiva de la naturaleza de la deposición y erosión de sedimentos. En esta sección, utilizaré los términos de degradación para aumentar la elevación de la superficie del lecho durante la deposición, y degradación para disminuir la elevación de la superficie del lecho durante la erosión.

Una visión amplia de la deposición de sedimentos

Tomar una visión lo más amplia posible de la deposición de sedimentos (Figura\(\PageIndex{1}\)): el sedimento se deriva de una fuente, se moviliza, se transporta a lo largo de una ruta de transporte, y se deposita en algún lugar, lo que se podría pensar en un fregadero. Esto es simple y elegante, pero aquí hay mucho más de lo que se podría suponer, al principio pensarlo.

Figura\(\PageIndex{1}\): Una vista amplia del transporte y deposición de sedimentos.

A veces la deposición es abrupta, como en el caso de un delta al estilo Gilbert donde un arroyo desemboca en un lago Figura\(\PageIndex{2}\) A). Más comúnmente, la deposición es gradual, en un sentido espacial: se extiende a larga distancia. La Figura\(\PageIndex{2}\) B muestra un ejemplo común e importante.

Figura\(\PageIndex{2}\): A) (superior) Un río entra y lago y construye un delta. B) (inferior) Depósito de sedimentos espacialmente gradual a lo largo de una ruta de transporte típica.

La relación entre la carga y el depósito

Esta subsección hace algunos puntos fundamentales sobre la relación entre la carga de sedimento y el depósito en un flujo de depósito. En mi opinión, este material es fundamental para entender la textura de un depósito, aunque no es probable que te diga nada realmente práctico.

Obviamente (pero importante), siempre que un depósito está siendo formado por un flujo de transporte de sedimentos, algún porcentaje de la carga de sedimento está siendo extraído del flujo y agregado al lecho, por uno o más de los diversos procesos discutidos en la sección anterior. La relación entre la extracción de sedimentos y el paso o rendimiento de sedimentos puede variar desde casi cero, en el caso de un flujo casi uniforme que lleve concentraciones bastante altas de sedimento en régimen casi no deposicional, hasta el cien por ciento, cuando un flujo arroja todo su sedimento en un solo lugar, como ocurre con ciertos tipos de flujos de escombros. Sólo por conveniencia, voy a llamar a esta relación —no oficialmente—la relación de deposición. (No se preocupe por cómo esta relación podría definirse cuantitativamente.) Si bien no se puede leer el valor de la relación de deposición directamente de lechos en un afloramiento, creo que es una más de esas cosas en las que es útil pensar como ayuda para enmarcar sus interpretaciones.

En esta sección se aborda la relación entre las características de la carga de sedimentos y las características del depósito que deja el flujo. Como aprendió en el Capítulo 13, el sedimento, ya sea en el sustrato, en la capa activa, en la superficie del lecho o en la carga de sedimento, siempre tiene alguna distribución conjunta de probabilidad del tamaño de partícula, forma de partícula y densidad de partículas. Nunca se puede caracterizar realmente esta distribución completamente, incluso cuando se puede obtener una buena muestra representativa de la carga, principalmente por el problema de las infinitas variaciones en la forma de las partículas, pero no obstante es real, e importante.

Cuando se produce la deposición, algún subconjunto de las partículas que pasan se seleccionan del flujo para formar parte del depósito permanente dejado por el flujo. He aquí lo que considero que es la cuestión más fundamental de la deposición de sedimentos: ¿Cómo depende la naturaleza del depósito de las características del flujo y la naturaleza de la carga? Si los sedimentólogos alguna vez van a poder hacer interpretaciones sobre las condiciones deposicionales examinando la textura del depósito, van a tener que responder primero a esa pregunta.

La capa activa

Hay más en el proceso de selección de lo que te podría parecer al principio. Primero me gustaría dividir el lecho sedimentario en dos zonas de profundidad (Figura\(\PageIndex{3}\)). La zona superior, que se extiende una cierta distancia hacia abajo desde la superficie del lecho, se llama capa activa. El sedimento en la capa activa es sometido a rearrastre repetido por el flujo a medida que la elevación del lecho en cualquier punto dado sube y baja como resultado de la erosión local y deposición que se superpone a la deposición neta a largo plazo. Un buen ejemplo de tales cambios temporales en la elevación del lecho son los asociados con el paso de formas de cama. Todo el sedimento dentro de la capa activa es reciclado por el flujo al menos una vez por el flujo antes de ser enterrado permanentemente. Debajo de la capa activa se encuentra el sustrato, que podría llamarse el depósito permanente. El sedimento en el depósito permanente está por debajo del alcance de los procesos erosivos locales del flujo, y nunca más será arrastrado por el flujo a menos que el régimen deposicional general cambie a un régimen erosivo general en algún momento posterior. (Por lo tanto, hay que tomar la palabra “permanente” para aplicarla a un tiempo que se extiende hacia el futuro sólo en la medida en que las condiciones de flujo permanezcan bastante constantes).

Figura\(\PageIndex{3}\): La capa superficial, la capa activa y el sustrato (el depósito permanente).

El espesor de la capa activa puede variar desde solo varios diámetros de grano, en un lecho aproximadamente plano en proceso de degradación, hasta muchos metros, cuando el lecho está cubierto con formas de lecho muy grandes que depositan y reerosionan los sedimentos a medida que se mueven aguas abajo.

Cuando se ve en términos de la capa activa, la deposición implica, por lo tanto, el entierro de ciertas partículas lo suficientemente profundamente dentro de la capa activa para que ya no sean movidas por el flujo nuevamente, con lo cual pasan a formar parte del depósito permanente. Durante la degradación a largo plazo en un punto del lecho sedimentario, la capa activa se eleva verticalmente, con relación a algún dato enterrado profundamente en el sustrato. Las partículas de sedimento se agregan a la capa activa a partir de la carga de sedimento, por medio de descansar al menos brevemente sobre la superficie del lecho, y al mismo tiempo la base de la capa activa se eleva hacia arriba a través del depósito, ya que las partículas en la base de la capa activa pasan más allá del alcance del flujo (o, en otras palabras, como la probabilidad de eventual re-arrastre por el flujo se convierte en cero).

Fraccionamiento

Si vivíamos en un mundo de sedimentos unisize (y “unishape” y “desconocido”) (¡un mundo aburrido, para los sedimentacionistas!) , entonces lo que ha pasado antes en esta sección sería todo lo que le hay. En el mundo real, sin embargo, cada sedimento contiene una gama de tamaños de partículas, formas y densidades, como ya se ha visto anteriormente en estas notas. (Aquí, por conveniencia, me referiré a fracciones en la distribución de frecuencia conjunta tridimensional de tamaño, forma y densidad como “fracciones SSD”). Esto abre la posibilidad de fraccionamiento: la segregación espacial de diferentes fracciones SSD durante el transporte y la deposición.

El tipo de fraccionamiento más simple de entender es lateral: diferentes fracciones SSD pueden depositarse, o almacenarse, a lo largo de los “lados” de la ruta de transporte, como, por ejemplo, en la deposición sobre la orilla en un sistema fluvial. Como consecuencia, la distribución SSF del sedimento transportado, que podríamos llamar el “rendimiento”, evoluciona en la dirección aguas abajo.

Debido a que solo un subconjunto de las partículas de la carga terminan convirtiéndose en parte del depósito permanente, existe la posibilidad de fraccionamiento de las diversas fracciones SSD entre la carga y el depósito. Obviamente, dicho fraccionamiento solo puede realizarse si existe algún rango de tamaños, formas o densidades en la carga en primer lugar. Pero todos los sedimentos naturales muestran al menos alguna variación en tamaño y forma.

El fraccionamiento se puede ver como un proceso de múltiples etapas, desde la carga, hasta la superficie del lecho, hasta la capa activa y finalmente hasta el depósito permanente. La figura\(\PageIndex{4}\) muestra algunas cosas generales sobre el curso de este fraccionamiento durante la deposición. El primer paso es el fraccionamiento entre la carga y la superficie del lecho. Como vio en el Capítulo 13, la mayoría de los flujos traccionales la superficie del lecho es más gruesa que la carga, aunque ese efecto es más llamativo a tasas de transporte débiles y se vuelve mucho menor a tasas de transporte más altas. El resto de la capa activa, debajo de la superficie del lecho, es más fina que la superficie del lecho, pero puede ser más fina o más gruesa que la carga. Si bien es necesario hacer más trabajo, parece claro que en flujos débiles la capa activa así como la superficie del lecho es más gruesa que la carga, pero en flujos fuertes que transportan sedimentos gruesos la capa activa es en realidad más fina que la carga. La relación entre la capa activa y el depósito permanente aún no se entiende bien, pero no representa el mayor efecto en el fraccionamiento.

Figura\(\PageIndex{4}\): Pasos en el fraccionamiento, desde la carga de sedimento hasta el depósito permanente.

En los flujos más fuertes, con altas concentraciones de sedimento viajando tanto como carga de lecho como carga suspendida, las partículas más gruesas encuentran con menos frecuencia lugares de descanso permanentes en el lecho, por lo que el depósito es mucho más fino que la carga. En flujos más débiles, en cambio, en condiciones no muy superiores al umbral para el transporte de partículas, el tamaño medio del depósito es mayor que el tamaño medio de la carga. La primera reacción de uno es que cuanto más fuerte es el flujo, más grueso es el depósito. ¡Pero justo lo contrario es cierto! (La calificación aquí es que estamos considerando un suministro dado de sedimento que los flujos con un rango de fuerza de flujo están limitados a transportar). Aquí hay otro ejemplo más de cómo la deducción o intuición puede engañarnos cuando se trata de la dinámica del transporte de sedimentos por flujos turbulentos.

Una nota sobre la degradación

Hasta ahora en este capítulo el foco ha estado en la degradación. También es importante considerar la degradación, ya que en una sucesión de sedimentos depositados puede haber intervalos delgados que representan períodos de degradación temporal, y la naturaleza de la distribución de SSD en esos intervalos puede ser muy diferente del resto de la sucesión. En particular, las fracciones de densidad que son más difíciles de transportar para el flujo podrían concentrarse para formar un placer económicamente importante.

En el contexto del transporte diferencial (ver la sección anterior sobre modos de deposición), si por alguna razón la velocidad de transporte de sedimentos aumenta aguas abajo en un alcance dado del flujo la elevación del lecho disminuye, provocando degradación. Si el flujo es capaz de transportar todo el sedimento que encuentra a medida que se alimenta al sustrato, entonces el proceso puede continuar indefinidamente, mientras los cambios a gran escala que causan la degradación, como el descenso del nivel base en un río, continúen operando. Si la fracción más gruesa de las fracciones transportadas se encuentra en el rango de tamaño de grava, es probable que el lecho esté pavimentado (ver Capítulo 13), pero las partículas más gruesas que constituyen el pavimento pueden ser transportadas por el flujo, y así, aunque la naturaleza exacta del pavimento pueda cambiar con el tiempo, la degradación puede continuar. Sin embargo, si durante la degradación el flujo encuentra fracciones de tamaño que son tan gruesas que no pueden transportarlas, entonces el pavimento evoluciona a blindaje y cesa la degradación.