Resumen:
Los procesos y características de los ríos y sus depósitos sedimentarios en un ambiente aluvial y fluvial.Tipos de Ríos:
- Ríos trenzados (braided): múltiples canales y barras de sedimentos.
- Ríos meándricos: canal sinuoso con puntos de barra y oxbow lakes.
- Ríos anastomosados: red interconectada de canales sinuosos.
- Ríos con baja gradiente dominados por fango: sistemas braided o meándricos con baja energía.
Procesos Fluviales:
- Erosión y deposición de sedimentos.
- Formación de puntos de barra, barras de canal inclinado y oxbow lakes.
- Compactación diferencial: deformación de sedimentos de grano fino. Asociaciones de Facies
- Ejes de sistemas fluviales coinciden con cuerpos arenosos y diques.
- Regiones entre cuerpos ocupadas por sedimentos de llanuras de inundación y canales.
- Depósitos de llanuras de inundación predominantes en sistemas meándricos.
Propiedades de Depósitos Sedimentarios Fluviales:
- Importantes reservorios de aguas subterráneas y hidrocarburos.
- Propiedades físicas: porosidad, permeabilidad y conductividad hidráulica.
- Valores específicos para canales rellenos, llanuras de inundación y depósitos amalgamados.
Introducción
Los sedimentos fluviales juegan un papel crucial en el registro sedimentario de la historia de la Tierra. Los ríos actúan como sistemas de transporte eficientes, llevando productos erosionados y meteorizados desde cadenas montañosas, lagos y mares hacia áreas de acumulación. Las cuencas sedimentarias (áreas de hundimiento), abanicos aluviales y deltas son puntos clave de depósito y preservación de estos sedimentos, destacándose por su considerable espesor. Además, estos depósitos fluviales tienen un significado económico importante, albergando reservorios de hidrocarburos y aguas subterráneas esenciales.
Tipos de sistemas fluviales
Los sistemas fluviales se caracterizan por sus características distintivas a gran escala, incluyendo el tamaño y la geometría de los canales, sinuosidad y capacidad de migrar. A continuación, se describen los principales tipos:Abanicos aluviales y Deltas:
- Multicanal con baja sinuosidad
- Canales con arrastre de fondo que migran lateralmente
- Sedimentos gruesos en el canal y pocos materiales suspendidos
- Depósitos de inundaciones: limos y barro
Ríos Trenzados (Braided):
- Multicanal con baja sinuosidad
- Canales con arrastre de fondo que migran lateralmente
- Sedimentos gruesos en el canal y pocos materiales suspendidos
- Depósitos de inundaciones: limos y barro
Sistemas de Río de serpenteo (Meandros):
- Unicanal con alta sinuosidad
- Canal con carga mixta y suspensión de carga
- Amplio porcentaje de depósitos de llanuras de inundación
- Sedimentos finos ricos en carbono y arcillas: limos, lodos y ta-huampa (backswamp)
Sistemas Fluviales anastomosados:
- Multicanal con alta sinuosidad
- Canales con predominio de suspensión de cargas fluviales
- Depósitos de inundaciones (overbank) en llanuras de inundación o ta-huampa (backswamp)
- Sedimentos finos depositados en áreas de inundación Además, la clasificación de gravas es crucial, ya que el tamaño de grano indica la actividad tectónica y el clima de la zona de origen (área-fuente).
Formas capas menores y estructuras sedimentarias
La relación entre el régimen hidrodinámico, la erosión, el transporte y la acumulación de sedimentos permite predecir el comportamiento de partículas de diferentes tamaños, densidades y formas, así como la formación de capas menores y estructuras sedimentarias. Las formas de capas menores y estructuras internas se producen en todos los entornos fluviales, aunque en proporciones variables, debido a los frecuentes cambios en las fases de agua y la amplia gama de velocidades de la corriente. Procesos de formación:- La erosión en el lecho del río y el transporte de partículas comienzan a cierta velocidad de la corriente crítica.
En el régimen de flujo bajo:
- El barro se lleva rápidamente en suspensión.
- La arena fina y mediana migra lentamente formando ondulaciones o una capa plana.
- La grava se transporta solo a velocidades superiores a 70-120 cm/s (régimen de flujo superior).
- La arena y la grava pueden moverse simultáneamente, formando depósitos horizontalmente estratificados o arenas pedregosas cruzadas. Estructuras sedimentarias
- Capas planas o estratificadas cruzadas.
- Clastos-soportados con grava que protege el material más fino subyacente del reemplazo.
- Escalada ondulada y deriva ondulada estratificada debido a un transporte más rápido de arena.
- Orientación de grava y piedras con ejes longitudinales paralelos al flujo, restringida a condiciones de flujo de alta energía.
- Imbricación de la grava y crecimiento posterior de estratificación cruzada, indicadores de la dirección de la corriente.
Elementos básicos de facies y arquitectura de los sistemas fluviales
Para describir y reconstruir sistemas fluviales modernos y antiguos con mayor detalle, Allen (1983) y Miall (1985) propusieron dividir los depósitos fluviales en ocho elementos arquitectónicos básicos. Estos elementos se distinguen por su dimensión, rango y unidades estructurales que forman el cuerpo total de los sedimentos fluviales.
Características de los elementos arquitectónicos:
- Limitados por contactos de superficie de diferente orden, como superficies de erosión o superficies delimitadas.
- Elementos grandes pueden estar compuestos por varios elementos más pequeños.
- Sedimentos más pequeños pueden encontrarse dentro de depósitos de sedimentos más grandes.
Los elementos arquitectónicos básicos son:
- relleno de huecos escour.
- Diferentes tipos de canales rellenos.
- Acreciones laterales complejas.
- Desbordamientos.
- Los depósitos fluviales pueden contener sedimentos eólicos transportados por el viento desde llanuras aluviales vecinas, canales, tierras o superficies.
Abanicos aluviales y abanicos deltas
Abanicos aluviales Son acumulaciones de sedimentos en forma de cono, formados en la transición entre sectores altos y cuencas adyacentes, donde las corrientes cerradas por valles estrechos pierden eficiencia en el transporte. La sedimentación comienza cuando los arroyos dejan sus valles estrechos y depositan sedimentos.
Características:
- Composición: depósitos de arroyos y corrientes de gravedad sedimentos.
- Tamaño: desde unos pocos kilómetros hasta más de 50 km de largo.
- Forma: cono o abanico.
Abanicos deltas (Fans deltas)
Son abanicos aluviales que se acumulan en lagos o mares, formados por corrientes con alto flujo de sedimentos que desembocan en grandes masas de agua.
Procesos:
- Depósito de material grueso en orillas de lagos o mares.
- Reelaboración, clasificación y redeposición influenciados por el régimen hidrodinámico de la cuenca. - Transporte de material a lo largo de la costa en áreas con alta energía.
Resultados:
- Progradación de sedimentos en lagos y ensenadas marinas protegidas.
- Formación de playas de gravas en costas con alta energía.
Ríos trenzados (braided) y llanuras extensas
Características de los ríos trenzados (braided):
- Múltiples canales individuales separados por bancos de arena e islas.
- Lecho de río amplio y poco profundo.
- Desarrollados cerca de áreas de alto relieve con gran cantidad de escombros, grava y arena.
- Reelaboración continua y conmutación de canales generan estructuras internas complejas.
Procesos de depositación:
- Acreción lateral: proceso de depositación más importante.
- Acreción aguas abajo y aguas arriba: procesos secundarios.
- Pendiente del valle y potencia de corriente relativamente altas, con corriente intermitente.
Sedimentos y facies:
- Dominados por carga de fondo: grava y arenas.
- Depósitos de canal y depósitos de flanco: sedimentos principales.
- Facies limosas y fangosas de la llanura de inundación: subordinadas.
- Disminución progresiva en el tamaño de grano y formas internas de la capa aguas abajo. Características del canal múltiple:
- Carga de fondo y bancos de grava longitudinales en la parte proximal.
- Acumulación de clastos intermitente de bajo flujo que pasa oblicuamente hacia el final del canal.
- Barras migran aguas abajo paralelo a la corriente y lateralmente.
Tramos distales de planicies fluviales trenzadas
Características:
- Escorrentía distribuida por numerosos canales poco profundos.
- Gradiente de corriente y potencia del sistema más bajos que en zonas proximales. - Arena es el tamaño de grano dominante depositado.
- Sedimentos caracterizados por baja energía y deposición en aguas tranquilas.
Tipos de sedimentos:
- Limos arenosos masivos.
- Arena laminada y laminada cruzada.
- Limos laminados y laminados cruzados.
- Depósitos de grano fino y lodos en regiones con baja energía.
Ambientes regionales:
- Comunes en regiones áridas con inundaciones poco frecuentes.
- Escorrentía y acumulación de sedimentos controlados por eventos de inundación sobre llanuras fluviales extensas.
- Canales muy poco profundos y flujo canalizado o en capas durante inundaciones.
- Depósitos de arena en capas horizontales con laminación durante disminución de flujo, indicando régimen de flujo superior.
Procesos de depositación:
- Depósitos de sedimentos durante eventos de inundación.
- Asentamiento de partículas en aguas tranquilas durante disminución de flujo.
- Formación de capas horizontales de arena y limos con laminación.
Ríos serpenteantes (Meandros)
Características generales:
- Canal estrecho y de alta sinuosidad.
- Dominado por carga mixta y predominantemente suspendida.
- Contenido de arena: 20-40%.
- Asociados con amplias llanuras de inundación.
Características morfológicas y sedimentarias:
1. Canales y canales rellenos: formados por la erosión y deposición de sedimentos en el canal meándrico.
2. Punto de la barra: zona donde el canal se curva y se forma una barra de sedimentos.
3. Complejos de acreción lateral: depósitos de sedimentos que se acumulan en los bordes del canal debido a la corriente.
4. Barras de canal inclinado: barras de sedimentos que se forman en el canal y se inclinan hacia aguas abajo.
5. Oxbow lakes (brazos abandonados): lagos formados cuando un meandro es cortado por la corriente y queda aislado.
6. Diques: depósitos de sedimentos que se forman en los bordes del canal y pueden dividir el canal en secciones.
7. Depósitos propagados en grietas: depósitos de sedimentos que se acumulan en grietas y fisuras en el suelo de la llanura de inundación.
8. Depósitos aluviales en planicie de inundación: depósitos de sedimentos que se acumulan en la llanura de inundación debido a la corriente.
Puntos de la barra - Se acumulan en los lados interiores de curvas de los ríos meándricos. - En el lado exterior, el material se erosiona del banco del río. - La curvatura del meandro se exagera hasta que el río produce atajos (cortes naturales). - El río abandona segmentos de cauce, que luego se convierten en oxbow lakes (lagos en forma de herradura). - El material erosionado se deposita en zonas de menor turbulencia. Barras de canal inclinado - Resultan de canales inclinados que se forman durante inundaciones a través de los puntos de barra. - La capa de grano relativamente gruesa se deposita en la parte superior de la barra inclinada. - Esto ocurre en la zona erosionada de un complejo de acreción lateral. - Las barras inclinadas se forman en la dirección de la corriente. Tapones de canal (o Tapones de meandro abandonado) - Son llanuras que cortan los segmentos serpenteantes abandonados (oxbow lakes). - El segmento abandonado se llena lentamente con material de grano fino. - Este material se lava desde las llanuras de inundación circundantes. - Los tapones de canal son el resultado final de la evolución de un meandro abandonado.
Diques y depósitos propagados en grieta - Se construyen durante inundaciones moderadas que alcanzan la parte alta del canal. - El agua puede derramarse en las llanuras de inundación, formando grietas que se ensanchan con sedimentos. - Estas grietas promueven la acumulación de diques en las llanuras de inundación. - Los diques se llenan con sedimentos transportados por el agua durante las inundaciones. Depósitos de llanura de inundación - Se acumulan durante raras inundaciones que cubren amplias áreas. - Están compuestos principalmente por carga suspendida: cieno, lodo y arena fina. - La arena fina puede estar presente en zonas donde la corriente de inundación es lo suficientemente fuerte para transportarla. - Estos depósitos reflejan las condiciones de energía y sedimentación durante las inundaciones. Capas rojas fluviales - Originalmente grises o marrones, estos depósitos pueden volverse rojos con el tiempo. - Esto ocurre si contienen poco o nada de materia orgánica, como en regiones áridas y semiáridas. - Los hidróxidos de hierro depositados con el sedimento se transforman en hematita, produciendo un color rojo uniforme. - La diagénesis también puede contribuir al color rojo mediante la alteración de minerales de silicato con hierro. Pantanos - Se forman en climas húmedos y llanuras aluviales de poca pendiente. - El agua subterránea puede alcanzar la superficie, formando lagos y pantanos. - Estos se llenan con sedimentos transportados por grietas ensanchadas, inundaciones o secuencias deltaicas. - También se acumulan detritos orgánicos y turba en estos ambientes acuáticos tranquilos.
Puntos de la barra - Se acumulan en los lados interiores de curvas de los ríos meándricos. - En el lado exterior, el material se erosiona del banco del río. - La curvatura del meandro se exagera hasta que el río produce atajos (cortes naturales). - El río abandona segmentos de cauce, que luego se convierten en oxbow lakes (lagos en forma de herradura). - El material erosionado se deposita en zonas de menor turbulencia. Barras de canal inclinado - Resultan de canales inclinados que se forman durante inundaciones a través de los puntos de barra. - La capa de grano relativamente gruesa se deposita en la parte superior de la barra inclinada. - Esto ocurre en la zona erosionada de un complejo de acreción lateral. - Las barras inclinadas se forman en la dirección de la corriente. Tapones de canal (o Tapones de meandro abandonado) - Son llanuras que cortan los segmentos serpenteantes abandonados (oxbow lakes). - El segmento abandonado se llena lentamente con material de grano fino. - Este material se lava desde las llanuras de inundación circundantes. - Los tapones de canal son el resultado final de la evolución de un meandro abandonado.
Diques y depósitos propagados en grieta - Se construyen durante inundaciones moderadas que alcanzan la parte alta del canal. - El agua puede derramarse en las llanuras de inundación, formando grietas que se ensanchan con sedimentos. - Estas grietas promueven la acumulación de diques en las llanuras de inundación. - Los diques se llenan con sedimentos transportados por el agua durante las inundaciones. Depósitos de llanura de inundación - Se acumulan durante raras inundaciones que cubren amplias áreas. - Están compuestos principalmente por carga suspendida: cieno, lodo y arena fina. - La arena fina puede estar presente en zonas donde la corriente de inundación es lo suficientemente fuerte para transportarla. - Estos depósitos reflejan las condiciones de energía y sedimentación durante las inundaciones. Capas rojas fluviales - Originalmente grises o marrones, estos depósitos pueden volverse rojos con el tiempo. - Esto ocurre si contienen poco o nada de materia orgánica, como en regiones áridas y semiáridas. - Los hidróxidos de hierro depositados con el sedimento se transforman en hematita, produciendo un color rojo uniforme. - La diagénesis también puede contribuir al color rojo mediante la alteración de minerales de silicato con hierro. Pantanos - Se forman en climas húmedos y llanuras aluviales de poca pendiente. - El agua subterránea puede alcanzar la superficie, formando lagos y pantanos. - Estos se llenan con sedimentos transportados por grietas ensanchadas, inundaciones o secuencias deltaicas. - También se acumulan detritos orgánicos y turba en estos ambientes acuáticos tranquilos.
Ríos anastomosados
Características generales:
- Se forman debido a un nivel base de elevación aguas abajo, causando un gradiente bajo.
- Esto provoca frecuentes inundaciones y deposición de material de grano fino en la llanura de inundación.
- Desarrollan una red interconectada de canales sinuosos, estrechos y profundos.
- Los canales están rodeados de bancos compuestos por sedimentos de grano fino y vegetación. Características de los canales y sedimentos:
- Los canales son muy estables debido a la vegetación y los sedimentos de grano fino.
- En el río y los humedales entre canales, se acumulan: arcillas limosas y limos arcillosos laminados, depósitos de ciénagas y turberas ricos en materia orgánica, posibles sulfuros de hierro en los depósitos de ciénagas y turberas.
- Estos sedimentos reflejan las condiciones tranquilas y con poca energía del sistema.
Comparación con otros sistemas fluviales:
- A diferencia de los ríos trenzados, los anastomosados tienen canales más estrechos y profundos.
- A diferencia de los ríos meándricos, los anastomosados tienen una red interconectada de canales.
- Los ríos anastomosados se caracterizan por su baja energía y deposición de sedimentos de grano fino.
Ríos con baja gradiente dominados por fango
Características generales:
- Se forman en zonas de muy bajo relieve con clima estacional o permanentemente caluroso y seco.
- Son sistemas fluviales Braided (trenzados) o meándricos con baja energía.
- Se caracterizan por una gran cantidad de fango en sus depósitos y llanuras de inundación.
- A diferencia de los ríos anastomosados, tienen múltiples canales y sedimentos depositados en la llanura de inundación (Overbank). Características de los depósitos:
- Consisten principalmente en material fangoso, con gran cantidad de sedimentos finos.
Los depósitos pueden incluir:
- Arcillas
- Limos
- Fango orgánico
- Otros sedimentos finos transportados por la corriente.
- Estos depósitos se forman en la llanura de inundación debido a la baja energía del río.
Antigüedad y registro geológico:
- Estos sistemas de ríos probablemente tienen una mayor antigüedad en los registros geológicos.
- Sus depósitos pueden proporcionar valiosa información sobre el clima y la geología pasada de la región.
Asociaciones de facies laterales y verticales
Estructura general:
- Los ejes de estos sistemas coinciden en cuerpos arenosos, diques y grietas de hendidura.
- Las regiones entre estos cuerpos están ocupadas por sedimentos de: llanuras de inundación, canales, lagos pequeños.
Características de los depósitos:
- Varían según el sistema:
Carga mixta de fondo y trenzado (braided)
Meándrico Depósitos trenzados (braided): núcleo vertical con: canales arenosos, rellenos conglomeráticos, sedimentos finos, capas de grietas de hendidura, intercalamiento con llanuras de inundación marcado por canales rellenos.
Depósitos meándricos:
- Depósitos de llanura de inundación predominantes entre canales
- Constituyen la mayor fracción de la cuenca de relleno
Sedimentos especiales:
- Carbón y esquistos carbonosos se acumulan en: tahampas (pantanos), lagos mal drenados, calizas de agua dulce también se forman en estos ambientes.
Compactación diferencial:
- Los sedimentos subyacentes se deforman considerablemente después de la depositación.
- La compactación afecta principalmente a los sedimentos de grano fino.
- Ocurre temprano en zonas entre canales, donde la turba y el carbón pueden ser más gruesos.
- Estos sedimentos se dispersan en bandas antes de compactarse.
Control de la tasa de sedimentación:
- La tasa de sedimentación vertical controla el sistema fluvial total.
- Mayores tasas de sedimentación implican: mayor suministro de carga, mayor ampliación vertical
- Menores tasas de sedimentación provocan: ampliación lateral del canal, mayor reelaboración. Variabilidad de la velocidad de deposición:
- La velocidad de deposición en llanuras de inundación es muy variable.
- Depende de factores como la topografía, el clima y la vegetación.
Evolución de un sistema fluvial:
- La evolución va desde el tramo superior hasta tierras bajas.
- Los sedimentos se acumulan y conservan en regiones de subsidencia.
- El canal del río sirve como transporte de carga.
- Los tipos de rocas y el clima tierra adentro controlan fuertemente esta evolución.
Influencia del clima y la vegetación:
- Climas húmedos y vegetación abundante en zonas de origen favorecen: la formación de minerales de arcilla
- Su enriquecimiento en depósitos fluviales
- La composición mineralógica de arenas fluviales depende de: la naturaleza de las rocas de origen, el clima y sus cambios.
Propiedades de los depósitos sedimentarios fluviales
Importancia económica:
- Los sedimentos fluviales son importantes reservorios de: aguas subterráneas, hidrocarburos
Propiedades clave:
- Tamaño y geometría de los cuerpos de arenas y areniscas
- Asociación con otros tipos de sedimentos.
Propiedades físicas:
- Porosidad: varía entre 5 órdenes de magnitud
- Permeabilidad: varía entre 5 órdenes de magnitud
- Conductividad hidráulica: 10^ -4 a 10^ -6 m/s
Valores específicos:
- Canales rellenos y cinturones de arena: permeabilidad: 100 a 10.000 md, porosidad: 15% a 30%
- Bancos de arenas gruesas cruzadas y gravas: valores más altos de permeabilidad y porosidad
- Llanuras de inundación: conductividad hidráulica y porosidad más bajas que canales rellenos. Depósitos amalgamados:
- Mejores propiedades en depósitos formados en periodos de: sedimentación baja.
- Selección de grano fino y transporte aguas abajo
Areniscas litificadas y semilitificadas:
- Permeabilidad y porosidad reducidas significativamente
- Fracturas funcionan como conductores de fluidos
Referencias:
- - Einsele, G. (2013). Sedimentary basins: evolution, facies, and sediment budget.
- - Geological Society of America. (2020). Glossary of Geology.
- - Instituto Geológico y Minero de España. (2020). Geología de España. Instituto Geológico y Minero de España. https://www.igme.es/geologia-de-espana/
- - Julián Andrés, A., & Santos González, J. (2005). Geología Fluvial. Editorial Universidad de Sevilla. ISBN 978-84-472-0835-5
- - Knighton, D. (1998). Fluvial Geomorphology. Roaring Brook Press. ISBN 978-0-87842-355-5
- - National Geographic Society. (2022). Rivers. National Geographic. https://www.nationalgeographic.org/encyclopedia/rivers/