Característiques del sediment detrític

OBJECTIUS

1. Analitzar les característiques texturals del sediment detrític.
2. Analitzar la varietat composicional del sediment detrític.
3. Interpretar la maduresa textural i composicional del sediment i determinar el grau de transport.
4. Diferenciar texturalment entre un sediment detrític i un sediment carbonàtic i les implicacions que comporta des del punt de vista interpretatiu.

MATERIAL

– Llapis i goma
– Peu de rei, regle o paper mil·limetrat
– Lupa binocular
– Sediment detrític de diverses procedències i diferents característiques texturals:

Mostra 1: Platja de Palamós (el Baix Empordà)
Mostra 2: Platja de Cubelles (el Garraf)
Mostra 3: Platja del Torn de l’Hospitalet de l’Infant (el Baix Camp)
Mostra 4: Platja de la desenbocadura del riu Foix a Cubelles (el Garraf)
Mostra 5: Cala Forn de l’Ametlla de Mar (el Baix Ebre)

– Sediment carbonàtic marí del Carib de tipus foramol i clorozoa.

Mostra 6: Platja de Tulum (Quintana Roo, Mèxic)

CARACTERÍSTIQUES TEXTURALS DEL SEDIMENT DETRÍTIC

Selecció de la mida de gra

Es refereix a la diversitat de mides que presenta un sediment. Es pot determinar visualment per mitjà dels diagrames següents.

El transport afavoreix una selecció creixent del sediment, de manera que si un sediment té una molt bona selecció cal pensar que el sediment ha estat transportat de manera molt eficient i que, per tant, l’àrea font és llunyana.

Mida relativa dels grans

En un sediment amb molt bona o bona selecció, tots els grans tenen una mida (diàmetre) similar. Si representem en un gràfic la freqüència de les diverses mides, observem que la línia dibuixa una campana amb un únic pic (la moda). Es diu que la distribució de freqüències de mides és unimodal:

En un sediment amb selecció moderada, la gràfica serà també unimodal, en forma de campana, però la línia dibuixarà una campana més àmplia perquè hi ha major diversitat de mides.

 En un sediment amb selecció dolenta o molt dolenta es poden observar grans amb una gran diversitat de mides (el gràfic apareixerà com una campana escapçada (caldrà fer la mitjana de totes les mides mesurades)):

També pot ser que el sediment tingui una selecció bimodal. Això es dona quan hi ha dues mides ben diferents que destaquen de la resta. En aquest cas, es diferencien els grans o “esquelet” (la mida de gra més gran) de la matriu (els grans de mida més petita). El gràfic apareixerà amb dues modes:

La interpretació d’un sediment bimodal no és senzilla. La gran diferència entre els grans de l’esquelet i els de la matriu, sense que siguin presents les mides intermèdies, pot respondre a una diferent resistència a l’erosió dels minerals o dels agregats minerals que formen els uns i els altres grans. En el cas que la composició de les partícules o la resistència a l’erosió sigui similar, cal interpretar el conjunt del sediment com el resultat d’una mescla de sediment transportat per agents diferents (com, per exemple, en la confluència de dos rius) o prodecents de diferents àrees font (com, per exemple, de la capçalera del riu el material més fi i del curs mitjà del mateix riu el més groller).

Pot ser que hi hagi més de dues modes. En aquest cas, es diferenciaran altres matrius (matriu 1, matriu 2, etc.).

Mida de gra

L’erosió dels grans com a conseqüència del transport tendeix a disminuir la mida de les partícules, de manera que la mida aporta informació sobre la maduresa del sediment. Tot i així, cal recordar que la mida també depèn de la mida original de les partícules que formen el regolit.

El fang constitueix el sediment de mida inferior a 1/16 mm. Aquest diàmetre és significatiu, perquè és la mida mínima a la que l’ull humà és capaç de resoldre dues partícules posades juntes (per sota d’aquesta mida, les veurem com una de sola). Des d’un punt de vista sedimentològic també té importància, perquè és necessari que l’energia del medi sigui nul·la perquè el fang en suspensió sedimenti al fons.

La pelita és el sediment de mida inferior a 1/256 mm. Té importància geològica diferenciar la pelita del llim perquè el sediment d’aquesta mida tan reduïda no s’aixeca amb facilitat del fons. Això és degut a que la força de les interaccions químiques que es produeixen entre les partícules és més elevada que el pes mateix de les partícules. Així, per erosionar aquest sediment, cal més energia de l’esperada. Com que les partícules no es poden diferenciar a simple vista, hi ha un mètode efectiu per diferenciar la pelita del llim. Es tracta de posar una mica de fang a la boca i mastegar-lo. Si fa crec-crec, es tracta de llim. Sinó, es tracta de pelita.

La pelita rep també el nom de lutita, en funció de si s’utilitza l’arrel llatina o grega. No és correcte, però, utilitzar el nom d’argila per referir-se a un sediment de mida pelita, perquè el terme “argila” és també composicional, és a dir, que una argila és una pelita constituïda per minerals silicats de l’argila (caolinita, montmorillonita, etc.).

La grava és el sediment de mida superior a 2 mm. Aquest diàmetre és significatiu, perquè per poder ser transportat per l’aigua d’un riu cal una energia del medi força elevada, habitualment de règim torrencial i del curs alt del riu.

Esfericitat

Es refereix a la forma del gra (més o menys esfèrica). El transport fa que els grans tendeixin a formes esfèriques i, per tant, informa sobre la maduresa del sediment. Tot i així, la forma també depèn de la manera en que les partícules s’erosionen a l’àrea font. El tipus de transport també pot influir-hi.

Grau d’arrodoniment

Indica el grau de poliment de la superfície del gra. El transport poleix la superfície dels grans, de manera que és un clar indicador de la maduresa del sediment.

El diagrama anterior permet determinar visualment els graus d’esfericitat i d’arrodoniment dels grans d’un sediment comparant-los amb les imatges (cal considerar el terme mitjà, tot i que també es pot considerar un intèrval). La numeració és en tant per ú, però la dada es pot donar també en tant per cent (el 0,7 d’esfericitat equival al 70 %).

COMPOSICIÓ MINERAL DEL SEDIMENT

Sediment detrític

El sediment detrític és aquell format per grans que procedeixen de l’erosió d’una roca preexistent. La seva forma i la seva mida depenen de com s’ha format aquest sediment (dels processos de meteorització i d’erosió), així com del grau de transport que ha patit (maduresa del sediment): un sediment madur acostuma a ser de mida de gra petita, amb un alt grau d’arrodoniment, quasi esfèric i ben seleccionat.

La composició mineral d’un sediment detrític pot ser qualsevol, i dependrà de la roca original. Tot i així, cal pensar que durant la meteorització de la roca els minerals menys resistents seran els primers en desaparèixer. Al mateix temps, durant el transport, els minerals més tous seran els primers a desfer-se. D’aquesta manera, quant més madur sigui el sediment, major serà la proporció de minerals durs i resistents a l’erosió (principalment el quars, que està format per sílice. És per això que els sediments detrítics també es poden anomenar “sediments siliciclàstics”). També és possible que els minerals no es trobin aïllats, de manera que els grans estiguin formats per fragments de roca (agregats de diversos minerals).

La composició mineral més comuna dels sediments detrítics són:

– Quars (colors diversos però força lluent)

– Feldspats (habitualment blanc, gris o beix)

– Fragments de roca (cada gra està format per diversos minerals i, per tant, de diferents colors).

Sediments no detrítics

Els sediments no detrítics són aquells en els que els grans no s’han format per meteorització i erosió d’una roca preexistent. L’origen pot ser, aleshores:

– Precipitació química (per exemple, les evaporites)

– Biològic (esquelets d’organismes)

Els grans esquelètics són habitualment de carbonat de calci (CaCO₃) (gasteròpodes, bivalves, equinoderms, coralls, algues calcàries, etc.), però també de sílice (espícules d’esponja, radiolaris, etc.).

Els grans originats per precipitació química són de composició salina (halita, silvina, etc.) o guix.

En el cas dels sediments no detrítics, i en especial els sediments carbonàtics, no té cap sentit analitzar el sediment tal i com s’ha vist anteriorment, perquè les característiques texturals de les partícules, tot i que puguin estar parcialment fragmentades, no depenen dels processos de meteorització, erosió i transport. En el cas dels sediments carbonàtics, les seves característiques texturals depenen directament de la biologia dels organismes dels quals procedeixen, tant pel que fa a l’anatomia esquelètica com pel que fa a la seva activitat (bioerosió, predació, etc.).

PROTOCOL

Analisi textural de sediments detrítics

Per a cadascuna de les mostres 1, 2 i 3 (s’han seleccionat 3 mostres texturalment molt diferents per a poder comparar-les):

1) Descriu la textura del sediment considerant els següents aspectes (pots fer-ho a la teva llibreta de manera esquemàtica):

a. Selecció de la mida de gra (utilitza els diagrames visuals)
b. Mida relativa dels grans. Dibuixa a ull (sense prendre mides reals dels grans de sediment) el gràfic de freqüència de mides. Reprodueix el gràfic següent a la teva llibreta:

c. Mida de gra. Determina la mida màxima, la mida mínima i la moda aproximada. En cas de sediment bimodal, determina les diferents modes.
d. Esfericitat (en tant per cent)
e. Grau d’arrodoniment (en tant per cent)
f. Composició mineral dels grans. Determina els minerals que formen els grans o si les partícules estan formades per fragments de roca.

2) Dibuixa una petita porció del sediment que il·lustri adequadament la textura que acabes de descriure. Utilitza per a això la lupa binocular i acompanya el dibuix amb l’escala gràfica aproximada o la indicació dels augments utilitzats.

3) Afegeix un petit apartat d’observacions que complementi les descripcions anteriors. Per exemple, tots els grans, independentment de la seva mida, tenen la mateixa esfericitat i el mateix grau d’arrodoniment? La mida de gra està relacionada amb la composició mineral de les partícules? Quin és el color predominant del sediment?

Determinació quantitativa de la freqüència de mides dels grans

Per dur a terme aquesta activitat s’ha seleccionat la mostra 4, que és de gra groller, amb l’objectiu de facilitar prendre les mides dels grans amb el peu de rei o el regle:

4) Mitjançant el peu de rei, un regle o amb paper mil·limetrat, determineu la mida de tots els grans d’una petita quantitat de material de la mostra 4 (mínim 40 grans). Apunteu les mides (en mm) en una taula similar a la següent:

5) Introduïu les dades a un full de càlcul (Excel) i confeccioneu un gràfic de línies de freqüència de mides (heu d’incorporar aquest gràfic a la llibreta de pràctiques). Per realitzar aquest gràfic cal seguir els passos següents:

a. Al full de càlcul, introduïu les dades a la columna A i ordeneu les mides de menor a major.

b. Agrupeu les dades en intervals de mides perquè obtingueu uns 6 – 10 grups.

c. Creeu una nova columna d’intervals de mides (columna C) i, en la columna D, introduïu el nombre de dades per a cada interval de mides.

Exemple de taula de mides amb les columnes A, C i D.

d. Realitzeu un gràfic de mides amb les columnes C i D.

Exemple de gràfic de freqüència de mides realitzat amb l’Excel
a partir de les dades de la taula anterior

6) Interpreteu el gràfic de freqüència de mides des del punt de vista de la maduresa del sediment i el grau de transport.

Els grans d’un sediment detrític

La mostra 5 és un sediment força groller. Això permet estudiar fàcilment amb detall les partícules o grans que el formen.

7) Selecciona d’entre el sediment 4 partícules que trobis molt diferents entre elles.

8) Dibuixa cada partícula amb el màxim de detall possible de manera que es pugui reconèixer la seva forma tridimensional. Indica’n l’escala gràfica aproximada.

9) Mesura les 4 partícules amb el peu de rei. En el cas que no siguin partícules esfèriques, determina fins a 3 diàmetres diferents (longitud, amplada i alçada, per a entendre’ns…). Afegeix les dades sota cada dibuix.

10) Determina’n la mida de gra, l’esfericitat i el grau d’arrodoniment. Afegeix les dades sota cada dibuix.

Sediment carbonàtic

La mostra 6 és un sediment no detrític, format per milions de fragments i peces esquelètiques de coralls, algues roges, foraminífers, fragments de bivalves, etc. Aquest sediment no s’ha format com a conseqüència de la meteorització i l’erosió d’una roca preexistent, ni tampoc ha sofert cap transport considerable, ja que l’origen de les partícules que el formen és allà mateix on es va trobar el sediment, al mar. Per tant, no té cap sentit utilitzar els protocols d’anàlisi sedimentaria que hem fet servir fins ara.

11) Dibuixa amb detall i ajudant-te de la lupa binocular almenys 4 partícules diferents. De vegades és més fàcil veure les estructures si submergiu les partícules en una gota d’aigua. Indica’n els augments o afegeix l’escala gràfica aproximada.

12) Descriu les estructures que hi puguis observar així com l’aspecte general del sediment (color, la densitat, l’aspecte, forma i mida dels grans, etc.).

13) Quina és la principal diferència entre el sediment d’aquesta mostra i els de les altres mostres anteriorment estudiades? (justifica-ho).

Activitat per fer a casa

14) Descriu texturalment els materials de les figures a, b, c i d. Les descripcions han d’estar redactades amb ordre (no esquemàtiques), i han de reflexar els coneixements assolits. Fes també les interpretacions que puguis, sempre justificades, i distingint sempre el que són dades objectives (les observacions) del que són conclusions subjectes a revisió (les interpretacions).