16.3: La idea básica detrás de la estratificación cruzada en forma de cama-escalada

En términos generales, la idea fundamental sobre la estratificación cruzada es fácil de afirmar (Figura\(\PageIndex{1}\)): como formas de cama de un tipo u otro pasan un punto dado sobre el lecho, tanto la elevación del lecho como la pendiente local del lecho cambian con el tiempo. Considerar un breve intervalo de tiempo durante la historia de disminución e incremento en la elevación del lecho. Después de alcanzar un mínimo temporal en elevación del lecho, se realiza la deposición de nuevas láminas por un periodo de tiempo, hasta alcanzar un máximo temporal en elevación del lecho. Luego, a medida que la elevación del lecho disminuye nuevamente, se produce una erosión total o parcial de las láminas recién depositadas y la formación de una nueva superficie de truncamiento. Después del siguiente mínimo en elevación del lecho, se deposita otro conjunto de láminas.

Figura\(\PageIndex{1}\): La idea fundamental sobre la estratificación cruzada.

El párrafo anterior sigue siendo demasiado general para darle una idea concreta sobre cómo las formas de lecho móvil generan estratificación cruzada. Ahora voy a ser más específico. Tomemos como ejemplo un tren de ondas que se mueven aguas abajo en flujo unidireccional. (El panorama sería similar para las dunas.) Cada ondulación se mueve lentamente hacia abajo, generalmente cambiando de tamaño y forma a medida que se mueve. El sedimento se despoja de la superficie aguas arriba (stoss) de cada ondulación y se deposita en la superficie aguas abajo (lee).

En tu imaginación, corta el tren de ondas por un gran número de secciones verticales paralelas a la dirección media del flujo (Figura\(\PageIndex{2}\)). El canal de una ondulación se define mejor por la curva formada conectando todos los puntos bajos en estas secciones verticales donde cortan el canal dado (Figura \(\PageIndex{3}\)). Esta curva, que extraoficialmente llamaré la curva de punto bajo, es generalmente sinuosa en tres dimensiones. La curva de punto bajo se mueve aguas abajo con las ondas, y cambia su forma a medida que se mueve, como un dragón retorciéndose, porque las profundidades de canal y las velocidades de ondulación cambian con el tiempo.

Figura\(\PageIndex{2}\): Cortar el tren de ondulaciones por un gran número de secciones verticales paralelas a la dirección media del flujo.

Figura\(\PageIndex{3}\): El canal de una ondulación se define mejor por la curva formada al conectar todos los puntos bajos de estas secciones verticales donde cortan el canal dado.

A medida que la curva de punto bajo se desplaza aguas abajo, se puede considerar que tiene el efecto de un alambre de rebanado de queso: parece afeitarse el cuerpo de la ondulación inmediatamente aguas abajo para su eliminación por erosión, y de esa manera prepara un piso o superficie ondulada para la deposición de anteojos que avanzan por la ondulación. inmediatamente aguas arriba.

Dependiendo de las condiciones de flujo y el tamaño del sedimento, las láminas preestablecidas establecidas por una ondulación que avanza varían ampliamente en forma, desde planos casi perfectos inclinados en el ángulo de reposo, hasta curvas sigmoidales que se encuentran con la superficie del canal aguas abajo en un ángulo pequeño (Figura\(\PageIndex{4}\)). Cualquiera que sea su forma, estas láminas siempre se depositan directamente sobre la superficie de erosión que se forma, como se acaba de describir anteriormente, por el movimiento aguas abajo del canal de ondulación en el que se prograban los frentes.

Figura\(\PageIndex{4}\): Geometrías de láminas de anteposición.

Si no se agrega nuevo sedimento al lecho mientras las ondas se mueven, la elevación promedio del lecho no cambia con el tiempo, y el plano invisible que representa la superficie promedio del lecho permanece en la misma elevación. En promedio, los foresets depositados por una ondulación dada se erosionan completamente nuevamente a medida que pasa el siguiente canal aguas arriba (Figura\(\PageIndex{5}\)). Sin embargo, si se agrega nuevo sedimento en todas partes para construir el lecho hacia arriba, las ondas ya no se mueven paralelas al plano de la superficie promedio del lecho sino que tienen un componente de movimiento ascendente (Figura\(\PageIndex{6}\)). La dirección resultante del movimiento de ondulación se describe por el ángulo de ascenso, denotado por\(\theta\) en la Figura\(\PageIndex{6}\). La tangente de\(\theta\) es igual a la tasa promedio de degradación del lecho dividida por la velocidad de ondulación.

Figura\(\PageIndex{5}\): En promedio, los foresets depositados por una ondulación dada se erosionan completamente nuevamente a medida que pasa el siguiente canal aguas arriba.

Figura\(\PageIndex{6}\): Subida de formas de cama onduladas.

A medida que las ondas suben en el espacio, como se describió anteriormente, sus canales suben con ellas, por lo que la superficie de erosión asociada con el movimiento aguas abajo de la curva de punto bajo en un canal dado pasa por encima de la superficie de erosión que se formó cuando pasó el canal anterior. Las partes más bajas de los fondos depositados por la ondulación que se ubicó entre esos dos canales se conservan luego en lugar de erosionarse por completo (Figura\(\PageIndex{7}\)). Este conjunto remanente está delimitado tanto por encima como por debajo por superficies de erosión.

Figura\(\PageIndex{7}\): Preservación parcial de los frentes ondulados a medida que las ondulaciones suben en un ángulo pequeño.

La figura\(\PageIndex{8}\) muestra la estratificación cruzada en un depósito idealmente regular producido por la subida de ángulo bajo de un tren de ondas. Las líneas pesadas son superficies de erosión, y las líneas ligeras son láminas preestablecidas. También se muestra el perfil del tren de ondulación tal como existió en un momento dado. Las partes superiores de cada ondulación en el tren, debajo de la parte discontinua del perfil, fueron eliminadas por erosión posterior. En depósitos reales estratificados cruzados de este tipo, las superficies de erosión son irregularmente sinuosas porque la geometría del canal cambia con el tiempo, y los conjuntos tienden a pellizcar aguas arriba y aguas abajo porque las ondas existen solo por una distancia finita de movimiento.

Figura\(\PageIndex{8}\): Erosional-STOSS-escalada-ondulación estratificación cruzada. Para mayor claridad, las láminas transversales se dibujan solo en la mitad de los conjuntos transversales.

Es significativo que lo más importante para determinar la geometría de este tipo de estratificación cruzada es la geometría de las formas de lecho en los canales, no cerca de las crestas. También debo señalar que la altura de los conjuntos es siempre menor que la altura de las formas de cama que fueron responsables de la estratificación cruzada. Si compara la altura de los conjuntos de cruz con la altura de las ondulaciones en el perfil discontinuo en la Figura\(\PageIndex{8}\), puede ver que para ángulos bajos de ascenso la altura establecida es solo una pequeña fracción de la altura en forma de cama.

Cuanto mayor sea el ángulo de ascenso, mayor será la fracción de frentes conservados. Si el ángulo de ascenso de las ondulaciones es mayor que el ángulo de pendiente del lado stoss de las ondulaciones, entonces las láminas se conservan tanto en los lados del stoss como en los lados de sotajo, y se conserva el perfil completo de la ondulación (Figura\(\PageIndex{9}\)). Esto sucede cuando la tasa de adición de nuevo sedimento al lecho es mayor que la velocidad a la que se transporta el sedimento desde el lado stoss hasta el lado sotento de la ondulación. Las diferencias en geometría entre Figura\(\PageIndex{8}\) y Figura\(\PageIndex{9}\) parecen grandes, pero hay que tener en cuenta que las diferencias en las condiciones ambientales no son grandes. La única diferencia está en el valor del ángulo de ascenso.

Figura\(\PageIndex{9}\): Estratificación cruzada deposicional-STOSS-escalada-ondulación.

La laminación producida cuando las ondas se mueven con un ángulo de ascenso positivo se denomina estratificación cruzada escalada-ondulación. Los ejemplos con un ángulo de ascenso tan pequeño que los contactos entre conjuntos son erosivos (como en la Figura\(\PageIndex{8}\)) podrían llamarse estratificación cruzada erosional-escalada-ondulación, y ejemplos con ángulo de ascenso lo suficientemente grande como para preservar el perfil de ondulación completo (como en la Figura\(\PageIndex{9}\)) podría llamarse estratificación cruzada deposicional-stoss escalada-ondulación.

Aquí una recapitulación de algunos de los puntos importantes de esta sección. La estratificación cruzada está formada por la erosión y deposición asociada con un tren de formas de lecho a medida que la elevación promedio del lecho aumenta por adición neta de sedimentos a alguna área del lecho. El ángulo de ascenso de las ondulaciones depende de la relación entre la tasa de degradación del lecho y la velocidad del movimiento de la ondulación. En ángulos altos de ascenso, se conserva todo el perfil ondulado y no hay superficies de erosión en el depósito. En ángulos bajos de ascenso, solo se conservan las partes inferiores de los depósitos preestablecidos, y los conjuntos individuales están delimitados por superficies de erosión. La naturaleza general de dicha estratificación es común a las formas de lecho móvil de todos los tamaños, desde pequeñas ondas de corriente hasta dunas subacuosas o eólicas extremadamente grandes. Las diferencias importantes en los detalles de la geometría de estratificación surgen de las diferencias en la geometría en forma de cama y cómo cambia con el tiempo.