Estratigrafía

La estratigrafía es la rama de la ciencia geológica que se dedica al estudio de los estratos que conforman la superficie terrestre. Estos estratos se encuentran constituidos por capas de rocas sedimentarias, delimitadas por dos superficies superior e inferior, que reciben el nombre de planos de estratificación. El estudio de sus caracteres, junto, con el de contenido, permite deducir bajo qué condiciones y en que época se formaron. Por lo general, los estratos están integrados en una serie o sucesión. Sus diferentes capas están separadas por planos de estratificación, sólo ausentes en las rocas masivas. La forma de conjunto de un estrato depende de factores como la extensión superficial o los adelgazamientos.

La distancia entre dos planos de estratificación se llama potencia, o espesor del estrato, y oscilan entre meno de varios milímetros (microestratos) y centenares de metros, la potencia varía según el proceso de sedimentación haya sido continuo o, por lo contrario, objeto de interrupciones.

El espesor de los estratos varia en dirección vertical mediante saltos bruscos e irregulares, y tanto de forma creciente, o positiva, como decreciente, o negativa. En el sentido lateral, u horizontal, la potencia también puede sufrir variaciones en forma de acuñamiento, digitaciones, reducciones o condensaciones.

Origen y formación de los estratos.

Entre los elementos que participan en el proceso de formación de los estratos cabe distinguir el área madre, o conjunto generador, y el receptor de sedimentación. El área madre está constituida por la formación de la que provienen los materiales que luego integrarán las distintas capas, mientras que el receptor de sedimentación es el sitio en el que se depositan dichos materiales.

Los caracteres que forman los estratos están determinados por diferentes factores. Cabe citar entre ellos la composición definitiva del sedimento, la composición del área madre, las transformaciones químicas y mecánicas que se producen en dicha área y los cambios que tienen lugar durante el proceso de los minerales constitutivos,

La composición del área madre puede deducirse a partir de la composición final. A pesar de que el sedimento puede haber experimentado grandes variaciones, la deducción es posible gracias al estudio de los materiales detríticos. Dado que la concentración de los minerales pesados, que son inalterables, es característica de cada roca ígnea o metro mórfica, su conocimiento permite establecer de qué tipo de roca proceden.

La textura de los materiales detríticos revela a su vez el modelo de erosión experimentado, el tipo de transporte y de relieve, el clima en que se encontraba el área madre y la fase orogénica en la que se hallaba esta última durante el proceso.

En este sentido, clastos (fragmentos de minerales incrustados en la roca) muy seleccionados y redondeados indican un largo proceso de transporte; por el contrario, la presencia de brechas denota procesos erosivos y de transporte dinámico y rápido. En las arenas, a través de los caracteres superficiales de sus granos puede observarse si fueron elaboradas o transportadas por el viento o por las aguas.

El receptor de sedimentación es un medio continental o marino. En el primer caso puede ser:

• desértico
• peri desértica
• glaciar
• periglaciar
• fluvial de piedemonte
• palustre
• lacustre
• cárstico
• hipogeo.

El medio marino por su parte, puede ser:

• Litoral
• De estuario
• De delta

Todos ellos intermedios con las formas continentales, o bien:

• Batial
• Abisal
• Recifal

Todos los medios de sedimentación presentan características definidas, como la estructura de la roca, los minerales químicos que la componen y los fósiles que contiene.

Las condiciones físico químicas y climáticas en las que se forman los distintos minerales de precipitación presentan particularidades específicas de cada caso. Por esta razón, de su conocimiento se obtienen indicadores ambientales; las arcillas caolínicas, por ejemplo, indican un medio fluvial ácido, en tanto que la montmorillonita sugiere un medio lacustre alcalino.

Las estructuras de las rocas también resultan reveladoras. Así ola granoselección, consiste en el ordenamiento de los fragmentos detríticos de un estrato, de forma progresiva según su tamaño, conforme se acercan o se alejan de la superficie ello indica que la sedimentación tuvo lugar en un medio tranquilo, lo que permitió que los materiales se ordenaran de esa manera.

Por otra parte, la estratificación cruzada puede haberse producido por efecto de la acción eólica, deltoica o fluvial, e indica la dirección que seguía la corriente que provocó el depósito de los minerales. La acción continuada de dichas corrientes viento o alejes suele producir ciertos tipos de rizaduras en los materiales sobre los que actúan, denominadas huellas de ondulación, cuya forma permite conocer sus agentes inductores y su dirección.

Otras estructuras, como las marcas producidas por las gotas de lluvias, o las grietase de desecación, también pueden resultar reveladoras, ya que demuestran que durante ese tiempo el terreno en cuestión se encontraba por encima del nivel de las aguas.

También debe tenerse en cuenta los posibles rastros de organismos o la huella de reptación dejadas por los mismos.

La utilización de los fósiles como indicadores, junto a las demás deducciones ambientales y climáticas, responden al principio del actualismo. Este se basa a su vez en la hipótesis de que las condiciones en las que se produjeron los fenómenos en épocas pasadas eran comparables a las que rigen hoy cuando se producen esos mismos fenómenos.

Según este principio, los materiales depositados en las zonas desérticas desde épocas prehistóricas serían similares a los depositados en los desiertos actuales, los arrecifes fósiles que conocemos se habrían originado en un clima cálido y en condiciones similares a las de hoy, y los moluscos de épocas de épocas pretéritas habrían vivido en ambientes que se asemejarían a los actuales.

Sin embargo, este principio no debe aplicarse con excesiva rigidez. Durante toda la historia de la Tierra pueden haberse producido variaciones de las que no se tiene constancia, por lo que el carácter de su aplicación debe ser necesariamente restringido.

Así pues, la sedimentología, la petrología sedimentaria, la geodinámica externa y la paleontología son ciencias auxiliares de la estratigrafía, ya que permiten deducir importantes datos para el estudio de los estratos, como el tipo de las rocas originarias, el relieve, la etapa de evolución orogénica en la que se formaron, el medio y la rapidez de la erosión y del transporte, el clima imperante y el sustrato sedimentario.

Facies.

Se llama facies al conjunto de las características primarias de un estrato o una serie de estratos, que vienen determinadas por los medios físicos-geográficos, geoquímicos, biológicos y tectónicos.

Dentro de un mismo estrato, las facies pueden variar en sentido vertical u horizontal; en este último caso se habla de cambios laterales. Los estratos que no experimentan cambios laterales pueden seguirse a lo largo de grandes distancias, por lo cual se conocen por capas-guías, y son muy importantes en estratigrafía.

Los cambios verticales pueden ser de distintos tipos. Se llama secuencia de la sucesión de materiales que, aunque distintos, tienen orígenes analógicos. Según la cantidad de materiales integrantes se habla de secuencias binarias, ternarias, etc.

Los ritmos son repeticiones de secuencias idénticas. Cuando dichas sucesiones se repiten varias veces, constituyen series rítmicas. un ejemplo típico de series rítmicas es el conjunto arenisca-caliza-pizarra-carbón, propio de las cuencas carboníferas.

Cuando una secuencia se repite en sentido inverso alternativamente se denomina ciclo.

Los cambios verticales de facies suelen estar ocasionados por variaciones del nivel marino, las cuales pueden deberse al hundimiento o elevación de los fondos o a una alteración en el volumen del agua marina, fenómeno que se conoce como eustatismo.

Figura

El estudio de las rocas y su datación orogénica, el relieve o el tipo de erosión so algunos de los datos aportados por ciencias auxiliares, como la sedimentología, la petrología y la geodinámica externa, en el análisis estratigráfico de un terreno.

Se denomina transgresión al avance del mar sobre las costas continentales, y regresión a su retroceso. Si se considera un depósito cuya variación lateral está constituida por conglomerados, arena y arcilla, al producirse un retroceso de la costa como consecuencia de una transgresión la profundidad del mar en ese punto será mayor. La nueva situación forzará el depósito de una nueva arena sobre los conglomerados y sobre las arenas antiguas, proceso que volverá a repetirse cuando se produzca una nueva transgresión. Todo ello se revertirá en una secuencia positiva de las facies.

Cuando en vez de una transgresión tiene lugar un fenómeno de regresión, se produce un avance de la costa, con la consecuente reducción de la profundidad marina. La transgresión y las regresiones suelen sucederse en el tiempo de forma cíclica. La repetición de estos movimientos puede originar ritmos y también, series rítmicas.

Los cambios laterales, en sentido horizontal, se califican de difusos, sí la variación de materiales es progresiva; acuñados, cuando un material aparece insertado en otro formando una cuña; biselados, en forma de bisel endentados, a modo de dientes de sierra, o irregulares.

La causa principal que motiva estos cambios en el medio continental es la diversidad de depósitos que se forman en distancias muy cortas, debido a la gran variedad de climas y agentes geológicos. De esta manera, en un mismo valle pueden coexistir depósitos glaciares, fluviales y lacustres, entre otros.

La principal causa de los cambios laterales en el medio marino es la progresiva lejanía de la costa. Los materiales más gruesos, por ejemplo, los conglomerados, se depositan cerca del litoral, y a medida que se alejan van haciéndose progresivamente más finos, como las arenas, hasta derivar en depósitos de arcilla y margas. Ello se debe a que los materiales más finos son arrastrados mar adentro por las corrientes. Las masas recifales pueden, así mismo, producir cambios bruscos en las facies.

Normalmente los cambios laterales en los depósitos continentales se producen de una manera muy rápida; en estos casos, las alteraciones pueden tener lugar en distancias muy cortas. En los depósitos marinos, dichos cambios suelen ser muy lentos, apenas perceptibles y de transición, con los que las facies pueden mantenerse inalteradas a lo largo de grandes distancias.

Discontinuidades. – Las interrupciones que tienen lugar en una determinada serie estratigráfica reciben el nombre de discontinuidades las discontinuidades son habituales en las series estratigráficas, y que durante las eras geológicas las cuencas sedimentarias se han visto afectadas por los movimientos y deformaciones de la geodinámica externa. Cuando las series no presentan discontinuidades, ello indica que se trata de una zona estática que no ha sufrido alteraciones durante su historia geológica.

Las discontinuidades pueden ser de dos tipos:

• Discordancias
• Lagunas estratigráficas

Las discordancias son planos de estratigrafía no paralelos, ya sea de tipo regular o erosivo. Las discontinuidades angulares se producen cuando los estratos legados durante algún proceso orogénico son arrasados por la erosión y vueltos a cubrir por nuevas capas de sedimentos discordantes.

Cuando una serie horizontal que emerge y es erosionada formando un relieve es cubierta por nuevos materiales de depósito se forma una discordancia erosiva; la combinación de ambos tipos da lugar a una discordancia de tipo angular erosivo.  

Se denomina laguna estratigráfica a la ausencia de algunas de las capas que constituyen una serie. El motivo de esta ausencia es la falta de sedimentación durante un cierto periodo de tiempo.

Por ejemplo, si se produjo durante ese periodo una elevación parcia de la cuenca de sedimentación, la parte emergida no recibiría el necesario aporte de material sedimentario. Si dicha área vuelve a hundirse más adelante, los materiales que constituyen los siguientes estratos seguirán recibiendo depósitos, lo que da lugar a la formación de las citadas lagunas en los estratos correspondientes al periodo elevado. Cuando una parte de los materiales depositados es arrastrada después de la erosión, también se forma una discordancia erosiva. Las lagunas de menor relieve se denominan diastemas.   

Datación estratigráfica

Entre los objetivos de la ciencia estratigráfica figuran la determinación de la edad relativa de cada estrato o serie con respecto a las demás y a atribución de una edad en la escala del tiempo geológico.

El principio de la superposición de los estratos establece que los de mayor antigüedad son los más próximos a la superficie serían los más modernos. En una serie estratigráfica, este principio permite establecer una relativa cronología.

Sin embargo, los estratos pueden modificar su posición horizontal de origen debido a la acción de los procesos de dinámica terrestre. Esta puede ocasionar tales deformaciones que su posición inicial quede invertida, de forma que los estratos más antiguos se extiendan sobre los más nuevos.

Algunas estructuras, como las pistas y huellas que han dejado los diferentes organismos, son útiles para averiguar cuál era en origen la cara superior de u estrato. Estas estructuras quedan marcadas en la cara superior de los estratos; así pues, sí lo que se encuentra en un relieve negativo, se estará frente a la cara superior inferior del estrato superpuesto, lo que permitirá deducir su posición original.

En este sentido, tienen espacial utilidad los caparazones fósiles de bivalvos, ya que el conocimiento de su posición original del estrato.

La estratigrafía trata también de determinar la correlación de las series que están alejadas en el espacio, estableciendo la posible contemporaneidad de diferentes estratos de una misma región o de regiones distantes entre sí. Para ello se basa en tres tipos de criterios:

• Los criterios físicos contemplan los caracteres petrológicos de la serie, por ejemplo, la composición de las rocas o los minerales característicos. En este sentido, resultan muy útiles los minerales pesados, cuya concentración característica en cada roca ígnea o metamórfica sirve para indicar del tipo de rocas de las que procede un estrato. Así se considera que los estratos que presentan igual concentración de los mismos minerales pesados son contemporáneos entre sí.
• Los criterios paleontológicos se basan en los fociles-guia, característicos de cada época (como los trilobites del paleozoico o los nummulites del eoceno). Como norma general, se considera que los estratos que presentan los mismos fósiles característicos son contemporáneos. Por ejemplo, una caliza y una pizarra de diferentes zonas que contengan idénticos fósiles-guías tendrán la misma antigüedad.

Los criterios radiactivos se basan en el hecho de que los minerales que constituyen una parte de las rocas volcánicas se desintegran de acuerdo con las leyes de la radioactividad, es decir, se transforman en diferentes elementos o isótopos. Dado que el ritmo de desintegración necesario para que se produzca dicha transformación es constante, el conocimiento de las concentraciones relativas de los elementos tanto originarios como resultantes permite establecer el tiempo aproximado transcurrido desde que se inició el proceso.