TEMA 6.

La sedimentación como

proceso formador de rocas y

de morfologías (3)

MASTER EN TÉCNICAS DE ANÁLISIS, EVALUACIÓN Y GESTIÓN SOSTENIBLE DE PROCESOS Y RIESGOS NATURALES

Universidad de Cantabria

Los materiales geológicos (sedimentos y depósitos superficiales) y su caracterización

Francisco Javier Barba RegidorDoctor en Geología

Guión del tema

• Ambientes relacionados con el medio

glaciar: principales tipos de depósitos; su

caracterización.

• El ambiente eólico: depósitos

característicos; su caracterización.

• El medio desértico: tipos de depósitos;

su caracterización.

• El medio eólico litoral: Principales tipos

de depósitos y su caracterización.

Ambiente glaciar

Depósitos característicos

Los glaciares recogen y transportan una enorme carga de sedimento a

medida que avanzan lentamente a través del territorio. El depósito de dichos

materiales se produce cuando el hielo se funde.

Los materiales que los forman suelen ser fragmentos de roca meteorizados

básicamente de manera mecánica, con poca o nada meteorización química.

El efecto topográfico general de esta sedimentación implica el cubrimiento

de las depresiones y el arrasamiento de las zonas elevadas, dando lugar a

un efecto general de relieve final reducido, nivelando la topografía.

Los depósitos formados por acción glaciar pueden ser clasificados en:

1. Materiales depositados directamente por el glaciar: tills, que son

depósitos no estratificados.

2. Sedimentos dejados por el agua de fusión del glaciar: depósitos o

derrubios estratificados.

AMBIENTES Y DEPÓSITOS DEL MEDIO GLACIAR

DEPÓSITOS NO ESTRATIFICADOS: TILLMateriales erosionados de la superficie terrestre que

son depositados directamente por el glaciar; son

generalmente heterométricos (mal clasificados),

aunque pueden presentar cierta gradación. La mala

clasificación se debe a que no hay factores como

transporte por viento o aire que puedan seleccionarlo,

por lo tanto, en una muestra de till existe la misma

posibilidad de encontrar clastos de tamaño arena

como de tamaño bloque: distribución bimodal (un

pico, tamaño bloque grava; el otro, matriz). Muchos

fragmentos están arañados y pulidos como

consecuencia de haber sido arrastrados por el

glaciar: estrías (de erosión) glaciares.

Los grandes bloques encontrados en un till o aislados

sobre la superficie se denominan bloques erráticossi son de naturaleza diferente a los materiales del

lecho de roca sobre el que se encuentran.

El till puede ser de distintos tipos:

- Till de ablación, que es depositado tras un transporte sobre la superficie

del glaciar, está bien gradado pero suele faltar la fracción arena gruesa-

grava por haber sido lavado, y

- Till basal, que es depositado en el frente del glaciar, está bien gradado y

es menos permeable que el anterior.

Bloque errático de Okotoks,

Alberta, CanadaBloque errático en Alaska

http://plata.uda.cl/minas/apuntes/geologia/geologiageneral/imagenes/Glaciar1.gif

MORFOLOGÍAS de la SEDIMENTACIÓN GLACIAR

Las morfologíasmás características

creadas por la

sedimentación

glaciar son las

morrenas,

depósitos típicos de

los valles glaciares.

Existen varios tipos

de morrenas:

laterales,

medianas o

centrales,

frontales o

terminales, defondo, y otras.

http://es.encarta.msn.com/media_461550829_761574629_-

1_1/Tipos_de_morrenas.html

En estos glaciares de valle, la línea que separa las dos zonas

(de acumulación y de ablación) se llama línea de nieve o

línea de equilibrio.

Un valle glaciar visto en

sección (a) y en planta (b).

Tipos de morrenas. L,

lateral, C, central, I, interna,

F, de fondo o basal; Fr,

frontal. Dibujo de Lorenzo

Vázquez, en

http://bibliotecadigital.ilce.ed

u.mx/sites/ciencia/volumen1/

ciencia2/54/htm/sec_11.html

Las morrenas terminales son testimonios de un fuerte avance de los glaciares o

representan las fases previas al retroceso definitivo de las masas de hielo. Al avanzar, los

glaciares empujan, en parte, las morrenas de fondo y el material arrastrado hacia el frente y

construyen elevados terraplenes en dicho proceso. Esas colinas de grava alcanzan alturas

de hasta 100 metros.

Las morrenas de fondo están compuestas por el material triturado por el glaciar en su

fondo y por otro de origen fluvioglaciar.

Las morrenas laterales se encuentran entre los márgenes de la lengua glaciar y la roca

sólida. Muestran el límite superior del hielo glaciar, lo que permite reconstruir la antigua

altura que éste alcanzó en las fases de glaciación. Hay ejemplos de morrenas laterales se

convierten en una terminal. Desde el punto de vista morfológico se tiende a confundir estas

morrenas con las terrazas kame. La diferencia entre ambas radica en su constitución interna:

por ejemplo, las terrazas presentan una clara estratificación, mientras que las morrenas

laterales muestran una estructura típica de depósito morrénico (sin estratificación y sin orden

interno).

Las morrenas de confluencia o centrales se forman cuando dos glaciares se juntan por

sus márgenes, igualmente lo hacen las dos morrenas laterales respectivas.

Las morrenas externas o superficiales están compuestas por fragmentos que caen sobre

el glaciar mediante las avalanchas. Cuando el glaciar funde, forman morrenas de ablación.

Las morrenas internas están constituidas por los materiales transportados dentro del

glaciar.

Valle glaciar en la cabecera del río Miera (Cantabria), estribaciones del Puerto de Lunada.

M, morrenas laterales; L, lagos colmatados; V, valles colgados.

M

V

L

Distintas morrenas frontales debidas a diferentes momentos de retroceso del frente glaciar.

En ocasiones dejan cubetas intermedias que, al ser ocupadas por aguas de deglaciación o

por alimentación directa o indirecta pluvial, pueden formar lagos de cierre morrénico.

Ibón Pondiellos, en el Pirineo oscense: un lago de excavación glaciar en la

zona del circo. Cerrando el paso del agua no suele encontrarse ninguna

morrena, sino un umbral, resto rocoso no erosionado.

http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/7/7d/Glacier.zermatt.arp.750pix.jpg

Otras formas glaciares son los casquetes, grandes extensiones de hielo que

sobrepasan la topografía existente y ocupan grandes extensiones de terreno

(dimensiones continentales). Es el caso de Islandia, Groenlandia, o Antártida.

Mientras el glaciar está activo, mientras que en los glaciares de valle el hielo

se mueve exclusivamente por gravedad, en estos otros el desplazamiento de

la masa helada, siendo también debida en parte a la gravedad, lo hace de

manera centrífuga desde las zonas centrales del casquete, que vienen a ser

las zonas de acumulación mediante aportes de vientos anticiclónicos helados

que tienen su origen allí mismo y a donde llega la humedad ya convertida en

partículas de hielo, escarcha, más por tanto mediante el paso directo del

vapor de agua del aire al estado sólido por las bajas temperaturas de los

glaciares, que por precipitaciones directas de nieve.

El hielo acumulado se comprime y ejerce una presión considerable sobre el

hielo más profundo. A su vez, el peso del glaciar ejerce una presión

centrífuga que provoca el empuje del hielo hacia el borde exterior del mismo

donde se derrite; a esta parte se la conoce como zona de ablación. Cuando

llegan al mar, forman los icebergs al fragmentarse sobre el agua oceánica.

En los bordes del glaciar de casquete existe una importante sedimentacióndebida en parte al arrastre directo de derrubios por parte de éste, y a las aguas

de fusión del hielo, que constituyen un sistema muy activo: fluvioglaciar.

Más adelante se muestran varias diapositivas con sendos esquemas

correspondientes a las morfologías durante el avance glaciar y después de

éste, al retirarse la masa de hielo.

Tomado de C.W.Montgomery (2006) Environmental Geology. McGraw-Hill.

Durante la

glaciación

Después de la

glaciación

Kame

Terraces

Sedimentos glaciares (izquierda) y glaciolacustres (derecha)

DRUMLINS.

Variedad especial de paisaje glacial caracterizado por colinas lisas,

alargadas y paralelas, compuestas fundamentalmente por till.

Un drumlin es un montículo pequeño de laderas

lisas y formado, frecuentemente, en la base del

hielo glaciar en movimiento. Su forma con un

extremo más afilado que otro, se debe al modo en

el que un glaciar se movió sobre él o a su

alrededor.

Puede aparecer aislado, pero es mucho más

frecuente encontrarlo en grupos ("campos de

drumlins"), produciendo un paisaje llamado "en

cesta de huevos". Estas formaciones están

alineadas con el movimiento del glaciar que los

formó y están formados por acumulación de

sedimentos glaciares.

Son colinas bajas, con forma de domo, de

cuchara invertida, y están alineadas con sus ejes

mayores paralelos o subparalelos a la dirección

del hielo. Su forma alargada coincide con la

dirección del movimiento del hielo, de modo que

la pendiente más suave apunta en la dirección

hacia la cual el hielo se desplazaba.

http://www.fettes.com/lothian/drumlin.htm

http://www.geography-

site.co.uk/pages/physical/glaciers/drum.html

Sección interior de un drumlin en Galway Bay, Irlanda. Obsérvense las arenas

estratificadas y las gravas por debajo de la superficie del till.

Imagen tomada de http://www.fettes.com/lothian/drumlin.htm

TERRAZAS DE KAMECuando el hielo glaciar ocupa un valle se forman las terrazas kame a lo

largo de los lados del valle. Se trata de arenas y gravas estratificadas de

origen fluvial o lacustre a lo largo del margen de un glaciar. Desarrollan

morfología de colina con laderas empinadas o montículos.

Depósitos fluvioglaciales

Terraza Kame (TK) cerca del

Haut Glacier d' Arolla (parte

inferior derecha de la foto, a

la derecha de la persona –en

el círculo-). A la izquierda,

pequeña morrena (m) de la

Edad del Hielo, Pigne d'

Arolla (3790 m) al fondo.

TK

Foto de M. Hambrey en: http://www.swisseduc.ch/glaciers/glossary/kame-terrace-en.html

m

Las capas inclinadas del foreset

deltaico indican depósito de arena en

una charca o en un lago. Los clastos

redondeados de arena muestran que

las capas de arenas saturadas

estaban congeladas antes del

transporte. Las capas de arena y

gravas pueden ser desplazadas por

fallas o replegadas, señal de que los

lados del kame pueden haber sufrido

deformación después del depósito o

que el hielo ha avanzado de nuevo.

Algunos kame están coronados por

till, lo que indica un reavance tardío

del hielo o un depósito en una charca

debajo del hielo. Las marcas de

cuñas de hielo en los kame apuntan

a un desarrollo del permafrost

durante el retroceso del hielo.

Arenas en estratos horizontales y un lentejón

de gravas gruesas, que representan un

antiguo canal de agua de fusión.

http://www.fettes.com/cairngorms/kame.htm

Si bien las arenas y gravas estratificadas y

clasificadas están presentes, hay fuertes variaciones

laterales en el calibre del material, lo que indica

rápidos cambios en la velocidad del flujo. Pequeños

detalles pueden revelar muchos aspectos relativos a

los procesos durante la sedimentación.

Forma curvada de un esker en Manitoba, Canadá. Imagen de

http://www.uwsp.edu/geo/faculty/ritter/glossary/E_G/esker.html

ESKERS

https://www.dmr.nd.gov/ndgs/ndnotes

/Eskers/images/esker%20formed%20

copy.jpg

http://www.gly.uga.edu/railsback/1121GlacnEsker.jpeg

Son crestas sinuosas formadas por depósitos

abandonados en túneles que atraviesan la base de

los glaciares. Frecuentemente son aprovechables

para la obtención de gravas y arenas.

http://www.gly.uga.edu/railsback/1121GlacnContl

FeaturesD2.jpeg

http://www.gly.uga.edu/railsback/1121GlacnContlF

eaturesD.jpeg

En resumen…

Ambiente desértico

Depósitos característicos

Se incluyen en este tipo de ambientes aquellos donde la falta de

agua y de producción fotosintética los hace parecer desolados.

En muchas ocasiones se incluyen en estos ambientes

exclusivamente a los desiertos arenosos tropicales, cuando

debiéramos incluir también los desiertos helados de los glaciares,

tal como acabamos de describir anteriormente.

Los desiertos tropicales aparecen como afloramientos rocosos

desnudos, con pendientes angulosas y empinadas (Tarbuck y

Lutgens, 2005). Dentro de estas regiones con déficit de agua se

reconocen normalmente dos tipos climáticos:

• el árido (desierto) y

• el semiárido (estepa): éste normalmente es la versión marginal

y más húmeda del desierto, como zona de transición con éste.

Son propios de regiones

donde la presencia del agua

es testimonial en el

modelado general.

Estos sedimentos, arenas y

limos, están generalmente

bien clasificados.

Se distribuyen en los

siguientes ambientes:

A. Sistemas desérticos

B. Sistemas costeros: sistemas eólicos litorales (ver al final de este tema)

Depósitos eólicos

� Ocupan el 25 % de la superficie de las áreas emergidas

� El ambiente deposicional:

• Precipitaciones menores de 250 mm/año.

• En la vertiente árida de las cadenas montañosas (sombra de lluvia).

• De 20 a 30°N y S, en la rama descendente de las células de Hadley.

• Con precipitación episódica.

• Con vegetación escasa.

1. Dunas: ocupan un 20% de la superficie de los desiertos. Los

sedimentos de estos ambientes suelen estar bien clasificados

(arenas de grano fino a limos).

– Mar de arenas (ergs).- cubren áreas de más de 125 km2.

– Campos de dunas.- áreas menores.

2. Montañas en erosión, áreas rocosas, llanuras desérticas: ocupan

el 80% restante

Sistemas desérticos

� Morfologías características:

� Procesos deposicionales:

• La temperatura, y el viento son

muy variables

- agua: lluvia episódica; flujos de

derrubios y de fangos (debris y

mud flow).

- viento: es el principal agente de

transporte.

# Fuerza erosiva ineficaz

# Transporte eficaz de

fragmentos de arena y de granos

menores

• Modos de transporte eólico:

- suspensión (< 0,07 mm.)

- saltación (0,07 a 1 mm.)

- tracción (>0,5 mm.) con

impactos de granos transportados

por saltación.

Modos de transporte eólico de sedimento.

Según Pye (1987) en N. Lancaster (1995).

Geomorphology of desert dunes. Routledge, 290 p. ISBN 041506094X,

9780415060943.

Rasgos más importantes de los depósitos

eólicos:

• Depósitos de limo acumulados lejos de su fuente. Los

depósitos más potentes están asociados a llanuras de

lavado glaciar.

2. Depósitos de arena

• bien clasificados

• partículas texturalmente maduras

• bien redondeadas, agujereadas y congeladas (pitted

& frosted), con cuarzo dominante.

3. Pavimento de deflación-depósitos basales (Deflation

pavement–lag deposits; ver diapositivas siguientes)

• partículas de tamaño grava demasiado grandes como

para ser transportadas.

1. Loess

En el curso medio del Huang He (China), hay una

zona de montañas formadas por la sedimentación

de loess, finísimo polvo que el viento acarrea en

grandes cantidades desde la estepa central de

Asia. Este material se filtra hacia sus aguas

transformándose en limo y da el color que da

nombre al río (Amarillo). Texto e imagen de

http://www.quesabesde.com/noticias/bingling-

mogao,1_2863

Perfil edáfico de loess y tierra negra en Bad

Lauchstädt / Saxony-Anhalt, Germany. Fuente:

http://www.ufz.de/index.php?en=15536

LOESS

Dibujo esquemático que ilustra los cuatro tipos básicos de depósitos de arenas eólicas (facies). Incluye

las dunas, las interdunas, las láminas de arena y las sabkhas.

http://www.nps.gov/archive/whsa/Geology%20of%20White%20Sands/Chap04/Chap04%20Frameset.html

DEPÓSITOS DE ARENAS

Localización de los mayores mares de arena y campos de dunas, según Thomas (1989). Imagen

tomada de: N. Lancaster (op.cit.).

Fotografía Landsat de la

parte central del Mar de

arena de Namibia.

Imagen tomada de: N.

Lancaster (op.cit.).

Mar de dunas (erg).Imágenes de (1) kalipedia.com, (2) de naturphoto-cz.com, (3) de kbinirsnb.be y (4) de

davidwallphoto.com

1 2

3 4

Rasgos deposicionales:

• Ripples

• Dunas:

0,1 a 100 m de altura (>400 m)

Geometría típica:

• Cara de avalancha (slip face)

• Cresta

• Láminas progradantes (foresets)

• Láminas de cresta (topsets)

Principales tipos de dunas eólicas: (1) barjanes; (2) dunas linguoides; (3) dunas

transversales con crestas rectilíneas; (4) dunas de interferencia. Imagen de http://www.u-

picardie.fr/~beaucham/cours-sed/sed-5.htm

Estructura interna de dunas en Namibia. Tomado de Charlie Bristow en

http://www.bbk.ac.uk/es/staff/namibia.pdf

Estratificación cruzada en una duna de tipo barján. Obsérvense las numerosas superficies de

reactivación erosiva (líneas más gruesas) que subdividen los paquetes primarios de estratificación.

Origen: http://www.nps.gov/archive/whsa/Geology%20of%20White%20Sands/Chap04/Chap04%20Frameset.html

Cambios temporales en la geometría de las dunas en Namibia. Tomado de

Charlie Bristow en http://www.bbk.ac.uk/es/staff/namibia.pdf

Acumulación de arena tras un obstáculo (aquí una mata de hierba) para formar una duna. Imagen

de http://www.u-picardie.fr/~beaucham/cours-sed/sed-5.htm

Estructura esquemática de una duna. Imagen tomada de

http://www.fao.org/docrep/003/Y1899E/y1899e06.htm#P0_0

Morfometría de los ripples

eólicos. Nótese que existe una

continuidad entre la longitud de

onda de los ripples eólicos

“normales” hacia los ripples

gránulo (ver imágenes abajo).

Imagen tomada de: N. Lancaster

(op.cit.).

Ripples gránulo (granule ripples): estructura. Fuente:

http://www.nps.gov/archive/whsa/Geology%20of%20

White%20Sands/Chap06/Chap06%20Frameset.html

Pavimento desértico

desarrollado en el

Monumento Nacional del

Valle de la Muerte. Imagen

tomada de C.W. Montgomery

(2008)

Sección de un pavimento

desértico en el Valle de

Amargosa. Imagen

tomada de Corrales et al.

(1977).

PAVIMENTOS

Desierto de gravas (reg) en Namibia. Imagen

de Webshots.Cantos facetados. Imagen de

http://usuarios.lycos.es/bio_geo/fotosgeolog

ia/cfacetat.jpeg.

Desierto de gravas

(reg)

Transición entre el mar de

arena y el desierto pedregoso

(hammada). Imagen del Este

de Marruecos en

http://www.naturephoto-

cz.com/vadi:ma-photo-

2076.html

Ambiente eólico costero

Depósitos característicos

Factores de los ambientes costeros

Imagen de http://geologiaucv.netfirms.com/Descargas/GeologiaMarina/Oleaje.htm

http://iesperezgaldosalejandrovillajimenez.blogspot.com/2008_05_01_archive.html

Costas silicicásticas inter y no deltaicas. Imagen de

www.geology.wmich.edu/barnes/geos435/13_G435.pps

Los ambientes costeros son típicamente de transición entre los

ambientes continentales y los marinos. Este rasgo fundamental permite

entender su dinámica como el resultado de una interacción entre dos

sistemas: el terrestre y el marino, sobre el conjunto de materiales que en

vías de erosión sobre la propia interfase, pueden determinar la

acumulación en zonas protegidas de la erosión de los fragmentos

previamente eliminados en otro lugar por otro agente erosivo.

El agua en estos ambientes tiene un papel esencial, erosionando,

transportando y sedimentando de manera activa materiales de diferente

granulometría, esencialmente arenas, limos y fangos. Allí donde el agua

no tenga capacidad para continuar el proceso de modelado iniciado

previamente, el viento va a constituirse en el agente modelador, con

capacidad para redistribuir buenamente de los sedimentos, dando lugar

a sistemas eólicos costeros más o menos complejos. Los sistemas de

Liencres o de Sonabia, en Cantabria, son algunos de los más

característicos.

Sistema dunar de Liencres.

Dunas barjánicas remontantes en el sistema dunar

de Sonabia.

Principales componentes morfológicos de un sistema de islas-barrera. Fuente: Blatt, Middleton & Murray,

1972. From: http://www.fao.org/docrep/003/Y1899E/y1899e07.htm#P0_0

SISTEMAS DE ISLA BARRERA

Ambientes de Isla Barrera

Dominio eólico

Las dunas en los ambientes de islas barreraEl transporte de arenas hacia tierra origina en el ambiente de trasbarrera la acumulación de estos materiales como dunas. En ellas, el crecimiento de vegetación oportunista sobre el área de trasbarrera atrapa las arenas levantadas a medida de que se mueven sobre la superficie de la playa. A medida de que los montículos de arena se van acumulando, la vegetación continúa creciendo, dando lugar a dunas substanciales.

Los principales factores implicados en el desarrollo de las dunas arenosas son la presencia de viento y la amplitud de una playa seca, así como la abundancia de sedimento aportado a las áreas de trasbarrera. Las dunas pueden aportar excelente protección a la porción que da hacia tierra dentro de una isla barrera, y, cuando sea posible, su continuo crecimiento podría ser reactivado.

Perfil generalizado de una isla barrera y de los ambientes costeros. Tomado de R.G.

Walker (1980): Facies Models. Geoscience Canada.

(a)

(b)

BAY BARRIER ISL GULF OF MEXICO

Bay margin Ridge and swaleor

vegetated barrier flats

Fore-islanddunes

Beach

Marsh and tidal flat

Aquatic beds

Vegetated

dunes

Coppicedunes

Back -beach Swash

Zone Off shore

bars

Forebeach

Berm

QAd317( a)c

Marsh and tidal f lat

Aquatic beds

GULFOF

MEXICO

PENINSULABAY

Vegetated barrierflats

Back -beach Forebeach

Incipient dune

Secuencias de islas barrera transgresivas

Secuencias de islas barrera regresivas

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Gutiérrez Elorza,M. (2008). Geomorfología. Pearson/Prentice-Hill, 920 p.

Cap. 10. Geomorfología eólica.

Cap. 11. Geomorfología litoral.

Cap. 13. Geomorfología glaciar I.

Cap. 14. Geomorfología glaciar II.

Cap. 15. Geomorfología periglaciar.

Cap. 16. Geomorfología de las zonas áridas I.

Cap. 17. Geomorfología de las zonas áridas II.

Montgomery,C.W. (2008): Environmental Geology. 8th. Edition. McGraw-Hill International Edition, 556 p.

Cap. 7. Coastal zones and processes.

Cap . 9. Ice and Glaciers, Wind and Deserts.

Pedraza,J. de (1996). Geomorfología: principios, métodos y aplicaciones. Ed. Rueda, 414 p.

Cap. 8. Procesos glaciares.

Cap. 10. Procesos eólicos.

Cap . 11. Procesos litorales.

Reading,H.G. (Ed.) (1996). Sedimentary Environments, Proceses, Facies and Stratigraphy. Blackwell, Oxford: 688 p.

Cap. 5. Desert eolian system.

Cap 11. Glacial sediments.

Tarbuck,E.J. y Lutgens,F.K. (2005). Ciencias de la Tierra: una introducción a la geología física. Pearson/Prentice-Hill, 736 p.

Cap. 18. Glaciares y glaciaciones.

Cap. 19. Desiertos y vientos.

Cap. 20. Líneas de costa.

Walker,R.G. (ed.) (1980). Facies Models. Geoscience Canada, Reprint Series, 1, 211 p.

Cap. 4. Eolian sands.

Walker,R.G. (ed.) (1984). Facies Models. Geoscience Canada, Reprint Series, 1, 317 p.

Cap. 5. Glacial depositional systems

Cap. 8. Eolian systems.