La estratigrafía se define como la rama de la geología que trata del estudio e interpretación de la composición, naturaleza, génesis y distribución temporal y espacial de los depósitos sedimentarios y, de estos, con demás rocas asociadas; asicomo de sucesos y fenómenos.
La estratigrafía es una ciencia que no admite experimentación científica, sino que se funda en principios y fenómenos, no en leyes, por lo tanto impide la predicción de hechos, salvo excepciones, es decir, no sería una ciencia como tal.
La estratigrafía se puede dividir en:
a) La estratigrafía formal, estudia la distribución temporal y espacial de los depósitos sedimentarios, rocas asociadas, y los fenómenos y sucesos asociados al conjunto:
b) Sedimentología. Litoestratigrafía, bioestratigrafía y cronoestratigrafía están muy relacionadas con la sedimentología. Estos tres elementos unidos a la sedimentología van a proporcionar datos de tipo paleogeográfico sobre una cuenca sedimentaria en un período determinado. El estudio de la evolución de la cuenca a lo largo del tiempo, se denomina análisis de cuencas. El análisis de cuencas, unido al conocimiento de la movilidad cortical de la zona, permite obtener conclusiones sobre la historia geológica de la región.
La estratigrafía, persigue una serie de objetivos básicos: la ordenación espacial y temporal de las rocas estratificadas, lo cual permite:
- Principio de superposición (Steno, S.XVII y Hutton, S.XVIII): El Principio de Superposición, afirma que existe una relación temporal entre los estratos y que los estratos más modernos son los que se sitúan mas arriba. Este principio se aplica a todos los procesos, rocas de todo tipo, tectónica, etcétera.
Este principio es perfeccionado por Hutton, marcando las excepciones que no cumplen esa relación espacio espacio-temporal:
En el caso de las terrazas fluviales:
Depósitos de corrientes de turbidez: Suponen una herencia de materiales. Por ejemplo, por alguna causa, los materiales de un talud caen al fondo y se encajan.
Estratos que estén afectados por procesos tectónicos, como por ejemplo, series invertidas.
Paleorelieves: En este caso tampoco se cumple el principio de superposición de estratos, ya que aparecen materiales a la misma altura pero presentan distinta edad.
Series condensadas. Existe pocos sedimentos representando grandes espacios de tiempo, lo que lleva la mezcla.
- Principio de la Horizontalidad Original: Los sedimentos al depositarse, se disponen horizontalmente.
Existen algunas excepciones como es el caso de:
Progradaciones.
Pendientes deposicionales.
- Principio de Sucesión Faunística (Smith, S.XVIII-XIX): Una capa o conjunto de capas pueden ser identificadas a partir de su contenido biológico, es decir, aquellas capas que contienen los mismos fósiles, serían de la misma edad. Este principio no es del todo estricto, ya que presenta problemas de tipo evolutivo, es decir, un grupo fósil puede haberse originado inicialmente en un lugar y con posterioridad extenderse a otras áreas, con lo cual los sedimentos no se corresponden temporalmente. También pueden existir unas condiciones de fosilización adecuadas en un punto y no en otro.
- Principio de la Continuidad Lateral: Los depósitos sedimentarios se expanden en las tres direcciones del espacio y no son infinitos, sino que van disminuyendo de espesor hasta desaparecer.
- Relaciones de corte: Es un principio básico dentro de los principios temporales. Las capas o estratos que cortan a otros son más modernos que los cortados. En este principio existen algunas excepciones:
Progradaciones.
Estratificación y laminación cruzada.
- Fragmentos incluidos: Cuando un canto se encuentra incluido en otro, es más antiguo que el que lo engloba. Existen una serie de excepciones:
Por diagénesis.
Paleokarst.
- Persistencia de las Facies: Cuando las condiciones de deposición son iguales, los depósitos resultantes son los mismos. Como ejemplos tenemos el Triásico o las facies Utrillas (Albiense - Cretácico Superior)que son iguales en todo el mundo. Como excepción, aparecen las biofacies.
- Actualismo y Uniformismo: El actualismo y el uniformismo fueron enunciados por Hutton en el siglo XVIII y resaltado en el S. XIX. Sostiene que los fenómenos y procesos actuales, son los mismos que han actuado durante los procesos geológicos y producen los mismos efectos que produjeron en el pasado.
El uniformismo mantiene que las leyes y los procesos naturales que rigen esas leyes han sido uniformes a lo largo del tiempo geológico. En el uniformismo hay que tener en cuenta una serie de excepciones:
La cobertera vegetal no ha sido siempre la misma.
La duración de los días no ha sido siempre igual.
- Principio de Interdependencia de Fenómenos: Fue enunciada por Holmes en el siglo XX (1952-56), y sostiene que sobre la superficie de la Tierra, todos los fenómenos están interrelacionados entre si de una forma u otra, es decir, influyen unos sobre otros.
- Discontinuidad del Registro Estratigráfico: Salvo raras excepciones (por ejemplo en series pelágicas, donde la sedimentación es lenta pero continua), el registro sedimentario para un cierto perido de tiempo es distinto para cada zona, es decir, el registro estratigráfico aparece muy sesgado y distorsionado.
- Fenómeno de Mayor Valor de los Hiatos: En el registro estratigráfico, y salvo rarísimas excepciones, el valor del sedimento es mayor que el representado por ellos. El tiempo no representado por los sedimentos, es el hiato.
- Ley de Walter: Las litofacies se ordenan en la vertical y horizontal de forma simultánea. Las facies yuxtapuestas, deben ser reconocidas superpuestas, o la sucesión de facies en la vertical es la misma en la horizontal.
Esta ley no se cumple cuando existen anomalías tectónicas locales: grabens, horsts, ...
- Isocronía de Cambios de tendencia: En una cuenca sedimentaria cualquier cambio de tendencia se observa en toda ella o en una parte importante de la misma.
Si existe un cambio de tendencia o polaridad es isócrono a escala geológica. El cambio de tendencia en una transgresión marina, sería una regresión. Polaridad, cambio de la sedimentación.
Este principio, no se cumple para el caso de tectónica sinsedimentaria.
Neocatastrofismo y Estratigrafía de Eventos
Las primeras ideas eran catastrofistas, mantenían que prácticamente toda la superficie de la Tierra era renovada. Hutton, padre de la geología moderna, introdujo el concepto de "Ciclo Geológico", manteniendo que la Tierra sufre una serie de procesos irreversibles, que a lo largo de la historia de la Tierra han ido variando, es decir, no eran uniformes o constantes. Ejemplo de ello es la duración el día, o la existencia de la cobertera vegetal que no se produciría hasta momentos muchos más avanzados de la historia de la Tierra; o la variación en la velocidad de rotación de la Tierra que ha ido disminuyendo a lo largo del tiempo. O eventos puntuales como es el lanzamiento a la atmósfera de cenizas y polvo consecuencia de erupciones volcánicas importantes, que influyen en el cambio del clima.
Por otro lado, también hay que tener en cuenta que hay períodos en los que las catástrofes son mayores, asi como la duración de las erupciones. Esto es lo que se conocía como "Neocatastrofismo", o "Catastrofismo Actual". Esta teoría, sostiene la existencia de catástrofes o fenómenos normales, como es la crecida de un río, es decir, son a escala natural, procesos que a escala geológica son cortos.
La estratigrafía de eventos, se encarga de estudiar el ordenamiento espacial y temporal, los eventos o fenómenos y materiales en los que los eventos quedan plasmados.
Interpreta la génesis de los eventos y reconocer en el registro estratigráfico los efectos de los eventos, y utilizarlos como correlación estratigráfica.
Si se superpone la estratigrafía de eventos a la clásica (basada en el ordenamiento por el contenido en fósiles) se puede utilizar como criterio de correlación. Por ejemplo, una serie de dolomías que pertenecían a un paleosuelo, por una emersión o regresión. Si la estratigrafía clásica no está bien definida, la de eventos no es aplicable. La estratigrafía de eventos es útil para le análisis de cuencas, sobre todo en la búsqueda de recursos.
Evento. Se utiliza para denominar y definir fenómenos raros o muy raros y se aplica en todos los sentidos. Es un fenómeno súbito a escala geológica, y además se superpone o alterna con los fenómenos estratigráficos normales, considerados por el actualismo y uniformismo. Ejemplo: en bioestratigrafía, se aplica el término bioevento, por el efecto de una catástrofe natural se produce la extinción de una especie, contrastando con la destrucción paulatina por evolución de la especie que es de tipo uniformista.
A veces, los eventos están ligados a grandes fenómenos físicos generales (interdependencia de fenómenos). La clasificación se realiza en función del espacio al que afecten:
Ejemplo: Si en una cuenca de sedimentación, existe actividad tectónica y se produce una fisura y a favor de ella sale al exterior magma, liberándose a la atmósfera CO2, SO2, si posteriormente llueve, se producirá lluvia ácida que deforestará la zona en cuestión, provocando una variación en la sedimentación, ya que la erosión aumenta. Los materiales procedentes de la erosión, pasarán a rellenar la cuenca, donde los organismos que vivían en ella acabarán desapareciendo. Estamos ante un evento de gran magnitud, pero de escala local.
La tarea de la estratigrafía de eventos, es distinguir los procesos catastróficos de los normales. El evento, no tiene un límite claro, en cuanto a magnitud depende de la escala de trabajo.
La segunda aplicación, es su uso en correlaciones estratigráficas, es decir, establecer relaciones dentro de sedimentos de cuencas distintas a través de los eventos. Lo que hace es una concepción integradora a escala global.
Las rocas sedimentarias aparecen de forma especial, formando cuerpos geométricos. A este fenómeno se le conoce con el nombre de estratificación. Existen rocas sedimentarias que en apariencia no presentan estratificación, debido a que procesos posteriores a la sedimentación han borrado esta.
Concepto de Estrato: Se define como una unidad litológica distinguible de forma física o visual, homogénea o gradacional de origen sedimentario, depositado bajo condiciones constantes, separadas por estratos adyacentes por superficies de estratificación que son debidas a la erosión, no deposición, o bien un cambio brusco en el carácter de sedimentación, y en ocasiones es posible en láminas.
Todas las rocas sedimentarias con mayor o menor detalle presentan estratificación. Casi todas las rocas presentan estratificación a excepción de las rocas ígneas.
Concepto de capa: Se trata de una unidad litológica plana, limitada de otras capas por diferencias composicionales, estructurales o texturales. El concepto de capa resulta más amplio que el de estrato, ya que la capa es una unidad litológica estratigráfica normal. La capa puede ser de origen sedimentario o metamórfico. En el primer caso, capa puede confundirse con estrato, pudiendo ser homogénea, gradacional ... por lo tanto, capa y estrato pueden ser sinónimos.
Concepto de lámina: Se trata del nivel megascópico más pequeño en una secuencia sedimentaria y que se encuentra limitada superior e inferiormente por superficies de laminación. Una lámina puede ser mayor que un estrato, pero nunca mayor que el estrato que la contiene. En ocasiones, la lamina no es subdivisible a simple vista y, respecto a los estratos, resultar ser de un nivel de menor individualidad y rango que un estrato, pero más homogénea física y genéticamente que un estrato.
No se conciben dos o más unidades litoestratigráficas (conjunto de estratos) iguales y adyacentes entre si, ya que formarían una única unidad litoestratigráfica, pero si tiene sentido hablar de láminas o estratos sucesivos o adyacentes siendo totalmente iguales.
Un estrato es una masa volumétrica de material que presenta un contenido rocoso y paleontológico (o no), con texturas y estructuras sedimentarias (relaciones internas entre sus elementos).
La forma de los estratos puede variar notablemente. Así, en función de la forma de los estratos se va poder realizar una clasificación (capa, estrato, lentejón, cordón). Existen clasificaciones que se realizan en función del espesor, diferenciando entre banco-horizonte-nivel-lecho.
La forma de los estratos en cuerpos lenticulares, puede tener una terminación:
| Erosiva: | Postdeposicional |
Predeposicional |
| No erosiva: | Simple: |  |
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| Compleja |  |
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En ocasiones, es difícil determinar terminaciones laterales erosivas y no erosivas. Según las condiciones de afloramiento puede variar la estratificación y la laminación. Esto por ejemplo, no ocurre cuando en una ladera de un valle, aparece un relieve natural en graderio, mientras que en la otra ladera únicamente encontramos las láminas y no los planos de estratificación. Esto valles asimétricos, en los que en una de las vertientes pueden observarse bien los planos de estratificación y en la otra no, son el resultado de una erosión diferencial entre un valle y el otro.
La composición litológico es un buen criterio para diferenciar o definir estratos, aunque en ocasiones plantea problemas cuando por ejemplo se produce un cambio gradual litológico o cuando con una litología homogénea, se pueden definir varios estratos en virtud de la presencia de planos de estratificación.
Generalmente, el contenido paleontológico no es definitorio de la estratificación, como tampoco los cambios estructurales, aunque estos sí son definitorios de la laminación. La estructura sedimentaria que mejor define la estratificación son los planos de estratificación que suelen ser superficies alabeadas. Un buen plano de estratificación va ligado a fenómenos de erosión o de no sedimentación (ambos fenómenos están ligados, ya que cuando no hay sedimentación existe erosión y no hay erosión existe sedimentación) o también cambios bruscos de litología.
Teniendo en cuenta ambos fenómenos, un plano de estratificación puede ser:
Combinando estos grados con fenómenos de erosión, no deposición y cambios litológicos bruscos, obtenemos combinaciones distintas de tipos de estratificación.
En ocasiones, encontramos en los planos de estratificación juntas o "joints" que consisten en un material intersticial de roca de espesor variable. Cuando excepcionalmente, estas juntas alcanzan espesores considerables se les puede confundir o considerar como estratos.
En base a la relación geométrica tenemos los siguiente modelos:
La clasificación resulta difícil. Se han propuesto una serie de criterios ya que la estratificación presenta fases negativas que corresponden a períodos de erosión o no sedimentación; y fases positivas de sedimentación. En el caso de las fases positivas o de sedimentación, se distinguen dos casos:
Las fases positivas van a determinar el volumen de roca, mientras las pasivas, los joints. Las fases negativas, van a formar los planos de estratificación.
Los tipos de estrato en base a la forma, son los siguientes:
| Tipo | Anchura (A) / Espesor (t) |
Forma | |
|---|---|---|---|
| Capa | > 1000 | ------------- | laminar |
| Estrato | 1000 - 50 | ------------- | tabular |
| Lentejón | 50 - 50 | ------------- | prismáticas |
| Cordón | < 5 | ------------- | acintada |
| Tipo | Superficie (S) / Espesor (t) |
|
|---|---|---|
| Capa | ------------- | > 1000 |
| Capa con lentejón | ------------- | 1000 - 100 |
| Lentejón | ------------- | < 100 |
· Lecho. Se utiliza como equivalente a estrato, cuando tiene poco espesor. También se utiliza cuando la litología es poco compacta. También se aplica cuando no presenta continuidad lateral.
· Nivel. Se aplica tanto a estrato como a lámina, pero resulta muy continuo y fácilmente identificable.
· Banco. Se utiliza como sinónimo de lo que es banco de asiento, es un escalón. Se aplica a un estrato o conjunto de estratos iguales o parecidos. Presenta un espesor considerable y sobre todo, da resalte topográfico.
· Pasada. Se aplica tanto a lámina como a estrato, pero debe tener un espesor pequeño. También se aplica a los "joints" o "interestratos". También se aplica a una litología poco frecuente en alternancia.
· Intercalación. Se aplica a términos no predominantes en alternancias de materiales. También se utiliza para hacer referencia a términos más blandos o menos significativos de la alternancia.
· Banda. Se usa solo para las láminas, para estratos no. Se utiliza para referirse a capas de un color o presencia de elementos raros aislados.
· Zona. El término zona es equivalente a banda.
· Hilada. Serie equivalente a pasada, pero que es discontinua o muy delgada y además discontinuo.
· Tramo. Unidad litológicamente operacional.
La estratificación, normalmente, es debida a procesos sedimentarios, aunque también puede ser debida a la aparición de procesos físicos o químicos durante la sedimentación.
Resulta ser una de las heterogeneidades más importantes del registro sedimentario, siendo consecuencia de:
Las alteraciones, epigénesis y diagénesis pueden hacer más acusado los procesos de sedimentación o bien borrarlos. Esto se suele acentuar más en series antiguas que en las modernas.
Una forma de estudiar y representar los materiales que aparecen en la corteza. Encontremos como encontremos en el tiempo se ordenan en series o sucesiones, resultando en lo que conocemos como columna.
Las representaciones estratigráficas, son la base de la transmisión de la información. Tenemos cuatro tipos de gráficos para representar esta información que consiste en los datos tomados en campo:
Proporcionan una información geológica y una estratigráfica. Representan la distribución espacial de cuerpos sedimentarios, estructuras tectónicas con influencia en la disposición de los sedimentos.
Hacen hincapié en aspectos estratigráficos.
Se trabaja sobre fotografía.
La columna estratigráfica, se utiliza para representar la sucesión de los materiales ordenados temporalmente. El conjunto de materiales en superficie es una una serie local.
La representación gráfica de esos materiales a escala es la columna estratigráfica:
Presenta las siguientes ventajas:
- Tiene gran operatividad.
- Permite comparar las sucesiones de unos lugares con otros, es decir, establecer correlaciones.
- Permite realizar mapas de facies, donde se reflejan los cambios de facies partiendo de las comparaciones que se pueden realizar entre las columnas estratigráficas.
- Resulta básica para la nomenclatura de las unidades litoestratigráficas.
- Presenta un valor selectivo único.
Problemas:
- Tienen un valor puntual para la sucesión y deben estar bien localizadas.
- No pueden expresarse de forma adecuada algunos cambios litológicos.
- Además, existen muchos otros datos que no se pueden representar en la columna.
Selley, define la columna estractigráfica actual, que separa dos partes:
Por otro lado, representa energías en función del tamaño de grano (no morfologías), además muestra relieve en función de la dureza de la competencia y composición de las series. Se incluyen datos de tipo sedimentológico.
Este tipo de gráficos, se utilizaban inicialmente para materiales detríticos.
Las ventajas que presenta son las siguientes:
Los inconvenientes que presenta:
Los tipos de columnas o series (el concepto de serie se aplica a la sucesión natural presente en el terreno para un tiempo determinado; la columna es la representación gráfica a escala de la serie. En ocasiones se utilizan como sinónimos) son los siguientes:
· Según la extensión de validez:
· Según la forma en que se obtienen:
Existen dos formas básicas:
· Localización. Lugar de afloramiento de los materiales que se van a estudiar, búsqueda de antecendetes bibliográficos, ayuda de mapas geológicos y topográficos. Localización y apuntes sobre los cortes en el terreno, Información sobre sondeos, por ejemplo en el IGME, donde se dispone de una litoteca de sondeos http://www.igme.es/servicios/litoteca.htm.
· Límites. Deberán tomarse los datos necesarios para la exacta localización de la columna, dando datos de carácter geográfico: país, provincia, término municipal o más preciso aún utilizando un GPS.
Si la columna es muy larga, se proporcionan las coordenadas de la base y del techo de la misma. Si la columna es pequeña, se dan coordenadas del punto medio de la misma.
Deberá describirse también el sitio donde aflora la columna. También se proporciona un mapa auxiliar ampliando los topográficos. Se suele trabajar sobre discontinuidades, capas guía o niveles muy específicos.
· Escala. En función de la escala de trabajo, consideramos la densidad de datos que vamos a tomar sobre el terreno. Normalmente, se trabaja sobre escalas detalladas aunque sea mayor la densidad de datos que la necesidad real de datos que necesitamos.
En una columna estratigráfica existen variaciones:
Estos elementos, sirven para diferenciar tramos o términos que constituyen unidades litológicas uniformes.
Las variaciones en la vertical, pueden ser de dos tipos:
Dentro de los tramos o términos:
- Límites. Los límites, puede ser netos o difusos y convencionales.
- Contenido. El contenido, puede ser homogéneo o heterogéneo, en este caso existe un ordenamiento.
Si los tramos se encuentran bien definidos, sus límites son válidos para los siguientes aspectos:
Esto permite la jerarquización de términos y la definición de bancos, capas, tramos, etc.
· Descripción del tramo.
En primer lugar, hay que distinguir la litología para determinar el tramo.
A continuación, hay que medir el espesor de la estratificación. Esto se puede realizar sobre el terreno utilizando distintos instrumentos:
Para determinar la litología, hay que tener en cuenta una serie de aspectos:
Otro elemento que cobra gran importancia en la descripción es el color.
En las textura, hay que hacer referencia a la matriz, al cemento -especialmente en rocas detríticas- y la porosidad.
También hay que indicar las estructuras sedimentarias: orgánicas, inorgánicas que pueden ser de erosión (por ejemplo, cicatrices de erosión) o de acumulación (por ejemplo, ripple marks); y finalmente diagenéticas.
Estas estructuras, también pueden servir para determinar cual es la base y el muro, en estos casos hay que indicarlo.
El contenido paleontológico. Hay que especificar los tipos de fósiles o si no tiene, su distribución, valor paleoecológico, ...
La estratificación. Tipos de estratificación, modalidades y variaciones, relaciones entre ellas.
Además de los elementos antes mencionados, se suelen hacer otras descripciones complementarias:
La geometría de los cuerpos sedimentarios. Su forma y límites, techo y base, variaciones, ...
La ciclicidad. Si las variaciones que existen en la vertical presentan o no repetición.
Finalmente, muestrear el tramo correspondiente.
Ejemplo: A continuación, tenemos un ejemplo tomado del mapa geológico 1:50000 de la hoja de Soria. La descripción, se refiere a las Dolomías Tableadas de Imón:
"... Está compuesto por un conjunto de dolomías cristalinas grises o beiges que se disponen bien estratificadas en capas de 10 a 40 cms. de espesor, entre las que se intercalan capas más gruedas. La unidad se encuentra delimitada tanto en su base como en su techo por sendas discontinuidades estratigráficas.
Su contenido fósil es muy escaso y los pocos restos de moluscos encontrados nada aclaran sobre su edad, por lo que existe cierta incertidumbre respecto a esto. Algunos autores (GOY et al. 1976, GOY y YÉBENES, 1977; CAPOTE et al., 1982) piensan que esta unidad podría corresponder al Triásico superior, atribuyéndose una edad Noriense a la discontinuidad situada en el techo de esta unidad (YÉBENES et al., 1988).
Los afloramientos de la formación Imón, no presenta suficiente calidad como para realizar un estudio sedimentológico detallado. En áreas próximas se ha podido observar la presencia de estructuras sedimentarias y secuencia características de plataforma-llanura mareal."
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