Plataforma de carbonato - Carbonate platform

Una plataforma carbonatada es un cuerpo sedimentario que posee relieve topográfico y está compuesto por depósitos calcáreos autóctonos . El crecimiento de la plataforma está mediado por organismos sésiles cuyos esqueletos forman el arrecife o por organismos (generalmente microbios ) que inducen la precipitación de carbonatos a través de su metabolismo . Por lo tanto, las plataformas de carbonato no pueden crecer en todas partes: no están presentes en lugares donde existen factores limitantes para la vida de los organismos constructores de arrecifes. Tales factores limitantes son, entre otros: luz , temperatura del agua , transparencia y valor de pH. Por ejemplo, la sedimentación de carbonatos a lo largo de las costas atlánticas de América del Sur tiene lugar en todas partes menos en la desembocadura del río Amazonas , debido a la intensa turbidez del agua allí. Ejemplos espectaculares de plataformas carbonatadas actuales son los bancos de Bahama bajo los cuales la plataforma tiene aproximadamente 8 km de espesor, la península de Yucatán que tiene hasta 2 km de espesor, la plataforma de Florida , la plataforma sobre la que crece la Gran Barrera de Coral y el Maldivas atolones . Todas estas plataformas carbonatadas y sus arrecifes asociados están confinados a latitudes tropicales . Los arrecifes de hoy están construidos principalmente por corales escleractinianos , pero en el pasado distante otros organismos, como archaeocyatha (durante el Cámbrico ) o cnidaria extinta ( tabulata y rugosa ) fueron importantes constructores de arrecifes.

Precipitación de carbonatos del agua de mar

Lo que hace que los entornos de plataformas de carbonato sean diferentes de otros entornos de depósito es que el carbonato es un producto de la precipitación, en lugar de ser un sedimento transportado desde otro lugar, como la arena o la grava. Esto implica, por ejemplo, que las plataformas de carbonato pueden crecer lejos de las costas de los continentes, como en los atolones del Pacífico.

La composición mineralógica de las plataformas de carbonato puede ser calcítica o aragonítica . El agua de mar está sobresaturada en carbonato, por lo que bajo ciertas condiciones es posible la precipitación de CaCO 3 . La precipitación de carbonatos se favorece termodinámicamente a alta temperatura y baja presión . Son posibles tres tipos de precipitación de carbonato: controlada bióticamente , inducida bióticamente y abiótica . La precipitación de carbonato se controla bióticamente cuando hay presentes organismos (como los corales) que aprovechan el carbonato disuelto en el agua de mar para construir sus esqueletos calcíticos o aragoníticos. Por lo tanto, pueden desarrollar estructuras arrecifales duras. La precipitación inducida bióticamente tiene lugar fuera de la célula del organismo, por lo que el carbonato no es producido directamente por los organismos, sino que se precipita debido a su metabolismo. La precipitación abiótica, por definición, implica poca o ninguna influencia biológica .

Clasificación

Los tres tipos de precipitación (abiótica, inducida bióticamente y controlada bióticamente) se agrupan en tres "fábricas de carbonato". Una fábrica de carbonatos es el conjunto del ambiente sedimentario , los organismos intervinientes y los procesos de precipitación que conducen a la formación de una plataforma de carbonatos. Las diferencias entre tres fábricas son la vía de precipitación dominante y las asociaciones esqueléticas. Por el contrario, una plataforma carbonatada es una estructura geológica de sedimentos carbonatados parautocotónicos y rocas carbonatadas, con un relieve morfológico.

Plataformas producidas por la "factoría tropical"

En estas fábricas de carbonato, la precipitación está controlada bióticamente, principalmente por organismos autótrofos . Los organismos que construyen este tipo de plataformas son hoy en día en su mayoría corales y algas verdes , que necesitan luz solar para la fotosíntesis y por tanto viven en la zona eufótica (es decir, ambientes de aguas poco profundas en las que la luz solar penetra fácilmente). Las fábricas de carbonato tropical solo están presentes hoy en las aguas cálidas e iluminadas por el sol del cinturón tropical-subtropical, y tienen altas tasas de producción de carbonato, pero solo en una ventana de profundidad estrecha. El perfil depositacional de una fábrica tropical se denomina "bordeado" e incluye tres partes principales: una laguna , un arrecife y una pendiente. En el arrecife, la estructura producida por esqueletos de gran tamaño, como los de los corales, y por organismos incrustantes resiste la acción de las olas y forma una acumulación rígida que puede desarrollarse hasta el nivel del mar. La presencia de un borde produce una circulación restringida en el área del arrecife posterior y puede desarrollarse una laguna en la que a menudo se produce lodo carbonatado. Cuando la acreción del arrecife alcanza el punto en que el pie del arrecife está por debajo de la base de las olas, se desarrolla una pendiente: los sedimentos de la pendiente se derivan de la erosión del margen por olas, tormentas y colapsos gravitacionales. Este proceso acumula restos de coral en clinoformas. El ángulo máximo que puede alcanzar una pendiente es el ángulo de asentamiento de la grava (30–34 °).

Plataformas producidas por la "fábrica de agua fría"

En estas fábricas de carbonato, la precipitación está controlada bióticamente por organismos heterótrofos , a veces en asociación con organismos fotoautótrofos como las algas rojas . La asociación esquelética típica incluye foraminíferos , algas rojas y moluscos . A pesar de ser autótrofas, las algas rojas se asocian principalmente a productores de carbonato heterótrofos y necesitan menos luz que las algas verdes. El rango de ocurrencia de fábricas de agua fría se extiende desde el límite de la fábrica tropical (alrededor de 30 °) hasta latitudes polares, pero también podrían ocurrir en latitudes bajas en la termoclina debajo de las aguas superficiales cálidas o en áreas de afloramiento. Este tipo de fábricas tiene un bajo potencial de producción de carbonato, es en gran parte independiente de la disponibilidad de luz solar y puede sostener una mayor cantidad de nutrientes que las fábricas tropicales. Las plataformas de carbonato construidas por la "fábrica de agua fría" muestran dos tipos de geometría o perfil de depósito, es decir, la rampa homoclinal o la rampa empinada distalmente. En ambas geometrías hay tres partes: la rampa interior sobre la base de la ola de buen tiempo , la rampa del medio, sobre la base de la ola de tormenta, la rampa exterior, debajo de la base de la ola de tormenta. En rampas empinadas distalmente, se forma un escalón distal entre la rampa media y exterior, mediante la acumulación in situ de granos de carbonato del tamaño de grava.

Plataformas producidas por la "fábrica de montículos de barro"

Estas fábricas se caracterizan por la precipitación abiótica y la precipitación inducida bióticamente. Los ajustes ambientales típicas en las "fábricas de barro de los montículos" se encuentran en el Fanerozoico son dysphotic o sin luz , aguas ricas en nutrientes que son bajos en oxígeno, pero no anóxica . Estas condiciones a menudo prevalecen en la termoclina, por ejemplo, en profundidades de agua intermedias por debajo de la capa mixta del océano . El componente más importante de estas plataformas es el carbonato de grano fino que se precipita in situ ( automicrita ) mediante una interacción compleja de reacciones bióticas y abióticas con microbios y tejido orgánico en descomposición. Las fábricas de montículos de lodo no producen una asociación esquelética, pero tienen facies y microfacies específicas , por ejemplo , estromatolitos , que son microbialitos laminados , y trombolitos , que son microbialitos caracterizados por tejido peloidal coagulado a escala microscópica y tejido dendroide en la mano. -escala de muestra. La geometría de estas plataformas tiene forma de montículo, donde todo el montículo es productivo, incluidas las pendientes.

Geometría de plataformas de carbonato

Varios factores influyen en la geometría de una plataforma de carbonato, incluida la topografía heredada, la tectónica sinedimentaria , la exposición a las corrientes y los vientos alisios . Se distinguen dos tipos principales de plataformas carbonatadas sobre la base de su entorno geográfico: aisladas (como los atolones de Maldivas ) o epicontinentales (como los arrecifes de Belice o los Cayos de Florida ). Sin embargo, el factor más importante que influye en las geometrías es quizás el tipo de fábrica de carbonatos. Dependiendo de la fábrica de carbonato dominante, podemos distinguir tres tipos de plataformas de carbonato: plataformas de carbonato de tipo T (producidas por "fábricas tropicales"), plataformas de carbonato de tipo C (producidas por "fábricas de agua fría"), carbonato de tipo M plataformas ("producidas por fábricas de montículos de barro"). Cada uno de ellos tiene su propia geometría típica.

Sección transversal generalizada de una plataforma típica de carbonato.

Plataformas de carbonato tipo T

El perfil de depósito de las plataformas de carbonato de tipo T se puede subdividir en varios entornos sedimentarios .

El interior carbonatado es el entorno más terrestre, compuesto por rocas carbonatadas meteorizadas . La planicie de marea evaporítica es un entorno típico de baja energía.

Un ejemplo de sedimentación de lodo carbonatado en la parte interna de la laguna de Florida Bay. La presencia de manglares jóvenes es importante para atrapar el lodo carbonatado.

La laguna interna , como su nombre indica, es la parte de la plataforma detrás del arrecife. Se caracteriza por aguas poco profundas y tranquilas, por lo que es un entorno sedimentario de baja energía. Los sedimentos están compuestos por fragmentos de arrecifes, partes duras de organismos y, si la plataforma es epicontinental, también por un aporte terrígena. En algunas lagunas (por ejemplo, la bahía de Florida ), las algas verdes producen grandes volúmenes de lodo carbonatado. Rocas aquí son mudstones a grainstones , dependiendo de la energía del medio ambiente.

El arrecife es la estructura rígida de las plataformas carbonatadas y se ubica entre la laguna interna y el talud, en el margen de la plataforma, en el que el entramado producido por esqueletos de gran tamaño, como los de los corales, y por organismos incrustantes resistirá la acción del oleaje y forman una acumulación rígida que puede desarrollarse hasta el nivel del mar. La supervivencia de la plataforma depende de la existencia del arrecife, porque solo esta parte de la plataforma puede construir una estructura rígida resistente a las olas. El arrecife es creado por organismos sésiles esencialmente en el lugar . Los arrecifes de hoy están construidos principalmente por corales hermatípicos . Geológicamente hablando, las rocas de los arrecifes pueden clasificarse como piedras límite masivas .

La pendiente es la parte exterior de la plataforma, que conecta el arrecife con la cuenca. Este ambiente depositacional actúa como sumidero del exceso de sedimento carbonatado: la mayor parte del sedimento producido en la laguna y arrecife es transportado por diversos procesos y se acumula en el talud, con una inclinación que depende del tamaño de grano de los sedimentos, y que podría alcanzar el ángulo de asentamiento. de grava (30-34 °) como máximo. La pendiente contiene sedimentos más gruesos que el arrecife y la laguna. Estas rocas son generalmente rudstones o granulosas .

La cuenca de la periferia es la parte más externa de la plataforma de carbonato tipo t, y la sedimentación de carbonato está dominada por procesos de densidad en cascada.

La presencia de un borde amortigua la acción de las olas en la zona posterior del arrecife y puede desarrollarse una laguna en la que a menudo se produce lodo carbonatado. Cuando la acreción del arrecife alcanza el punto en que el pie del arrecife está por debajo de la base de las olas, se desarrolla una pendiente: los sedimentos de la pendiente se derivan de la erosión del margen por olas, tormentas y colapsos gravitacionales. Este proceso acumula restos de coral en clinoformas. Las clinoformas son lechos que tienen forma sigmoidea o tabular, pero que siempre se depositan con una inclinación primaria.

El tamaño de una plataforma de carbonato tipo T, desde el interior hasta el pie de la pendiente, puede ser de decenas de kilómetros.

Plataformas de carbonato tipo C

Las plataformas de carbonato tipo C se caracterizan por la ausencia de cementación y litificación tempranas , por lo que la distribución de sedimentos solo es impulsada por las olas y, en particular, ocurre por encima de la base de las olas . Muestran dos tipos de geometría o perfil deposicional, es decir, la rampa homoclinal o la rampa empinada distalmente. En ambas geometrías hay tres partes. En la rampa interior, por encima de la base de las olas de buen tiempo , la producción de carbonato es lo suficientemente lenta como para que todos los sedimentos puedan ser transportados mar adentro por las olas, las corrientes y las tormentas. Como consecuencia, la línea de costa puede estar retrocediendo y, por lo tanto, en la rampa interior puede haber un acantilado causado por procesos erosivos. En la rampa del medio, entre la base de la ola de buen tiempo y la base de la ola de la tormenta, el sedimento de carbonato permanece en su lugar y solo puede ser reelaborado por las olas de la tormenta. En la rampa exterior, debajo de la base de la ola de tormenta, se pueden acumular sedimentos finos. En rampas empinadas distalmente, se forma un escalón distal entre la rampa media y exterior, por la acumulación in situ de granos de carbonato del tamaño de grava (p. Ej., Rodolitos ) movidos sólo episódicamente por las corrientes. La producción de carbonato ocurre a lo largo del perfil depositacional completo en este tipo de plataformas de carbonato, con una producción extra en la parte exterior de la rampa media, pero las tasas de producción de carbonato son siempre menores que en las plataformas de carbonato de tipo T.

Plataformas de carbonato tipo M

Las plataformas de carbonato de tipo M se caracterizan por una plataforma interior, una plataforma exterior, una pendiente superior formada por piedra límite microbiana y una pendiente inferior a menudo formada por brechas . La pendiente puede ser más pronunciada que el ángulo de reposo de las gravas, con una inclinación que puede llegar a 50 °.

En las plataformas de carbonato de tipo M, la producción de carbonato se produce principalmente en la pendiente superior y en la parte exterior de la plataforma interior.

El Cimón del Latemar (provincia de Trento, Dolomitas, norte de Italia) representa la laguna interna de una plataforma de carbonato fósil. La sedimentación continua se produjo en un ambiente como el descrito en la imagen de la Bahía de Florida y, dado un fuerte hundimiento , dio lugar a la formación de una serie sedimentaria que adquirió por tanto un espesor considerable.

Plataformas de carbonato en el registro geológico

Las secuencias sedimentarias muestran plataformas carbonatadas tan antiguas como el Precámbrico , cuando fueron formadas por secuencias estromatolíticas . En el Cámbrico, archaeocyatha construyó plataformas de carbonato . Durante el Paleozoico se erigieron arrecifes de braquiópodos (richtofenida) y estromatoporoidea . A mediados de la era Paleozoica, los corales se convirtieron en importantes constructores de plataformas, primero con tabulata (del Silúrico ) y luego con rugosa (del Devónico ). La escleractinia se convirtió en importantes constructores de arrecifes comenzando solo en el Carniano ( Triásico superior ). Algunos de los mejores ejemplos de plataformas carbonatadas se encuentran en los Dolomitas , depositados durante el Triásico. Esta región de los Alpes del Sur contiene muchas plataformas de carbonato aisladas bien conservadas, incluidas Sella , Gardenaccia , Sassolungo y Latemar . El medio Liásico "tipo bahamian" plataforma de carbonato de Marruecos (Septfontaine, 1985) se caracteriza por la acumulación de regresivas autocíclicos ciclos , espectaculares depósitos supramareales y vadosa diagenéticas características con dinosaurio pistas. Los "chotts" costeros de Túnez y sus depósitos fangosos cíclicos representan un buen equivalente reciente (Davaud y Septfontaine, 1995). Estos ciclos también se observaron en la plataforma árabe mesozoica , Omán y Abu Dhabi (Septfontaine & De Matos, 1998) con la misma microfauna de foraminíferos en una sucesión bioestratigráfica casi idéntica.

Plataforma de carbonatos del Alto Atlas Medio Liasico de Marruecos con ciclos regresivos autocíclicos de primer orden
Ciclos sedimentarios peritidales a escala metropolitana en dos afloramientos del Lásico medio (Jurásico temprano) de Marruecos. Los dos afloramientos están separados por 230 km. Los lechos de tormenta y posiblemente los tsunamitas incluyen abundantes foraminíferos reelaborados. Esta imagen es un ejemplo de la continuidad de los ciclos peritidales en un entorno de plataforma carbonatada.
"Secuencia ascendente superficial" métrica virtual observada a lo largo (más de 10.000 km) del margen sur de Tethyan durante los tiempos del Lásico medio. Los (micro) fósiles son idénticos hasta Omán y más allá.

En el período Cretácico hubo plataformas construidas por bivalvia ( rudistas ).

Estratigrafía secuencial de plataformas carbonatadas

Con respecto a la estratigrafía secuencial de los sistemas siliciclásticos, las plataformas carbonatadas presentan algunas peculiaridades, las cuales están relacionadas con el hecho de que los sedimentos carbonatados se precipitan directamente sobre la plataforma, en su mayoría con la intervención de organismos vivos, en lugar de ser únicamente transportados y depositados. Entre estas peculiaridades, las plataformas de carbonato pueden estar sujetas a ahogamiento y pueden ser la fuente de sedimentos a través del desprendimiento de altiplanos o el desprendimiento de pendientes.

Ahogo

El ahogamiento de una plataforma de carbonato es un evento en el que el aumento relativo del nivel del mar es más rápido que la tasa de acumulación en una plataforma de carbonato, lo que eventualmente lleva a que la plataforma se sumerja por debajo de la zona eufótica . En el registro geológico de una plataforma carbonatada ahogada, los depósitos neríticos se transforman rápidamente en sedimentos marinos profundos. Típicamente, los suelos duros con óxidos de ferromanganeso , fosfatos o costras de glauconita se encuentran entre sedimentos marinos profundos y neríticos .

Se han encontrado varias plataformas de carbonato ahogadas en el registro geológico. Sin embargo, no ha quedado muy claro cómo ocurre exactamente el ahogamiento de las plataformas carbonatadas. Se estima que las plataformas de carbonato y los arrecifes modernos crecen aproximadamente 1000 μm / año, posiblemente varias veces más rápido en el pasado. La tasa de crecimiento de carbonatos de 1000 μm / año excede en órdenes de magnitud cualquier aumento relativo del nivel del mar causado por un hundimiento a largo plazo o cambios en el nivel del mar eustático . Con base en las tasas de estos procesos, el ahogamiento de las plataformas carbonatadas no debería ser posible, lo que provoca "la paradoja de las plataformas carbonatadas y los arrecifes ahogados".

Dado que el ahogamiento de las plataformas carbonatadas requiere un aumento excepcional del nivel relativo del mar , solo un número limitado de procesos puede causarlo. Según Schlager, solo un aumento anormalmente rápido del nivel relativo del mar o la reducción del crecimiento bentónico causado por cambios en el medio ambiente podrían explicar el ahogamiento de las plataformas. Por ejemplo, el hundimiento regional, el vulcanismo submarino o la glacioeustancia podrían ser la razón del rápido aumento del nivel relativo del mar , mientras que, por ejemplo, los cambios en la salinidad oceánica podrían hacer que el medio ambiente se deteriore para los productores de carbonato.

Un ejemplo de una plataforma de carbonato ahogada se encuentra en el golfo de Huon , Papua Nueva Guinea . Se cree que fue ahogado por el rápido aumento del nivel del mar causado por la desglaciación y el hundimiento de la plataforma, lo que permitió que los nódulos de algas coralinas, foraminíferos y calizas de halimeda cubrieran los arrecifes de coral .

También se sugiere que los movimientos de las placas que llevan las plataformas de carbonato a latitudes desfavorables para la producción de carbonato son una de las posibles razones del ahogamiento. Por ejemplo, se cree que los guyots ubicados en la cuenca del Pacífico entre las islas Hawaianas y Marianas son transportados a latitudes bajas del sur (0-10 ° S) donde se produjo el afloramiento ecuatorial . Las altas cantidades de nutrientes y una mayor productividad provocaron una disminución en la transparencia del agua y un aumento en las poblaciones de bioeroders, lo que redujo la acumulación de carbonato y finalmente provocó ahogamiento.

Cobertizo Highstand

Derramamiento de altura y derramamiento de pendientes

El desprendimiento de alturas es un proceso en el que una plataforma de carbonato produce y arroja la mayoría de los sedimentos en la cuenca adyacente durante las alturas del nivel del mar. Este proceso se ha observado en todas las plataformas de carbonato con borde en el Cuaternario, como el Great Bahama Bank . Las plataformas con bordes planos y pendientes pronunciadas muestran un desprendimiento de altura más pronunciado que las plataformas con pendientes suaves y sistemas de carbonato de agua fría.

El desprendimiento de capas altas es pronunciado en las plataformas de carbonato tropical debido al efecto combinado de la producción de sedimentos y la diagénesis . La producción de sedimentos de una plataforma aumenta con su tamaño, y durante highstand la parte superior de la plataforma se inunda y el área productiva es más grande en comparación con los cuña de mar bajo condiciones, cuando sólo una parte mínima de la plataforma está disponible para la producción. El efecto del aumento de la producción de los altos se ve reforzado por la rápida litificación del carbonato durante los bajos, porque la parte superior de la plataforma expuesta está karstificada en lugar de erosionada y no exporta sedimentos.

Derramamiento de pendientes

El desprendimiento de pendientes es un proceso típico de las plataformas microbianas , en el que la producción de carbonato es casi independiente de las oscilaciones del nivel del mar. La fábrica de carbonatos, compuesta por comunidades microbianas que precipitan microbialitas , es insensible a la luz y puede extenderse desde la plataforma por la pendiente hasta cientos de metros de profundidad. Las caídas del nivel del mar de cualquier amplitud razonable no afectarían significativamente las áreas de producción de pendientes. Los sistemas de taludes de piedras limítrofes microbianas son notablemente diferentes de las plataformas tropicales en los perfiles de producción de sedimentos, procesos de reajuste de taludes y obtención de sedimentos. Su progradación es independiente del desprendimiento de sedimentos de la plataforma y está impulsada en gran medida por el desprendimiento de pendientes.

Ejemplos de márgenes que pueden verse afectados por el desprendimiento de pendientes que se caracterizan por diversas contribuciones del crecimiento de carbonato microbiano a la pendiente superior y al margen son:

Galería

Ver también

Notas al pie

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Referencias

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