| V. Continentes y océanos | Página de título | VII. La Tabla de Tiempos Geológicos y la Edad de la Tierra |
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Cortes de Mares. — En el capítulo anterior vimos que las cuencas oceánicas están más que llenas, y que las aguas se han extendido sobre partes de los continentes hasta una profundidad de unos 600 pies, desarrollando la plataforma o mares marginales y los mares interiores. En el uso general, la palabra mar es intercambiable con océano, pero en Geología se usa más a menudo en un sentido restringido y en su significado original. Parece tener su origen en los pueblos del noroeste de Europa, que estaban familiarizados con el Mar del Norte y el Mar del Este o Báltico. Se trata de masas de agua marinas marginales e interiores que, en la mayoría de los casos, tienen menos de 200 pies de profundidad y se encuentran sobre o dentro del continente; por lo tanto, contrastan claramente con los mucho más profundos y extensos Mediterráneos y los océanos abisales (Fig., p. 71).
Los mares marginales o de plataforma se encuentran en los límites de las plataformas continentales, y los alemanes suelen llamarlos «mares planos» debido a su poca profundidad y fondo plano. Algunos ejemplos son el Mar del Norte y los mares Amarillo y Oriental de China.
Otras masas de agua marina poco profundas conectadas con los mares de plataforma o los océanos, pero situadas íntegramente dentro de las plataformas continentales, se denominan en este libro mares epeíricos (véase Parte I, pág. 111, y Parte II, fig., pág. 77). Ejemplos de estos son la bahía de Hudson, el golfo de San Lorenzo y el mar Báltico. En el pasado geológico, todos los continentes se han visto inundados en mayor o menor medida por la superposición de los océanos, que se cree que fueron poco profundos y, por lo general, de menos de 90 metros de profundidad, aunque en algunos lugares sin duda fueron más profundos. Hace mucho tiempo, Dana los llamó mares continentales interiores o mares interiores, y sus términos deberían haber prevalecido, pero lamentablemente el nombre de «depósitos continentales» se aplicó posteriormente, no a los sedimentos de las aguas marinas poco profundas, sino a los de las aguas dulces. Como el término «depósitos continentales» en este sentido está ahora arraigado en la geología, ya no podemos usar los «mares continentales» de Dana, sin plantearnos la pregunta de qué se entiende cuando se consideran sus depósitos. Por lo tanto, proponemos aquí usar el término mares epeíricos (que significa mares que se encuentran sobre los continentes) para las masas de agua que inundan el interior de los continentes. Por regla general, [ p. 76 ] estas aguas no tienen el contenido normal de sal de los océanos (3,5 %), pero son más o menos dulces. Sin embargo, en lugares áridos son mucho más salinas y a veces pasan a mares de depósito de sal. Las áreas de estos mares han experimentado en el pasado grandes cambios debido a las variaciones del nivel del mar, a veces vaciándose más o menos por completo de su agua, o llenándose de sedimentos y convirtiéndose en tierra.
Los mares y lagos relictos son grandes masas de agua dulce, salobre o incluso muy salina, ahora completamente aisladas del Mediterráneo y los océanos, pero cuya vida actual demuestra claramente que alguna vez estuvieron en conexión abierta con ellos. Los ejemplos más conocidos de estas masas de agua marina separadas son el mar Caspio y el lago Champlain (Fig., pág. 77). Por lo tanto, estos lagos son reliquias marinas del pasado que se han ido desmineralizando gradualmente gracias a la afluencia de ríos. De igual manera, hablamos de faunas o especies relictas, es decir, reliquias que se han adaptado a sus hábitats actuales de agua dulce o salobre en estos mares relictos (véase Parte I, pág. 80). Los Grandes Lagos se originaron muy recientemente, siempre han tenido agua dulce y son valles fluviales represados.
El Mar Caspio es la mayor masa de agua sin litoral, con una extensión de 170.000 millas cuadradas. En el sur alcanza una profundidad de 3190 pies. Actualmente no tiene salida y sus aguas se evaporan. Antiguamente era un vasto Mediterráneo interior con conexiones epíforas que se extendían hasta el Océano Ártico y el Mediterráneo romano. Su fauna es escasa, con peces marinos, marsopas y focas.
La mejor demostración de que el lago Champlain es un mar relicto se ve en sus depósitos de playa elevados de origen muy reciente (Pleistoceno), que tienen una abundancia de conchas marinas y huesos de focas y ballenas.
Extensión de los mares. — En la actualidad, los mares de plataforma y los mares epeíricos ocupan aproximadamente el 5,1 % de la superficie terrestre, o casi 10 000 000 de millas cuadradas, pero en el pasado eran mucho mayores, pues el continente norteamericano ha sido inundado varias veces por mares epeíricos que cubrían desde un tercio hasta aproximadamente la mitad de su extensión. De hecho, casi toda la geología estratigráfica estudia los sedimentos de los mares epeíricos, mientras que se ocupa poco de los de los mares de plataforma y casi nada de los lodos oceánicos.
Olas. — Las superficies de los océanos nunca están completamente tranquilas, suelen verse menos perturbadas durante las lluvias calmas y son más agitadas cuando los vientos soplan con fuerza. «El viento es la madre de las olas». Las tormentas son ciclónicas y rara vez tienen diámetros de más de 800 kilómetros, por lo que el alcance del viento puede soplar en una dirección hasta esta distancia. Cuanto mayor sea el alcance [ p. 77 ] [ p. 78 ] de los vientos fuertes, más altas serán las olas; es decir, la fricción del viento sobre la superficie del océano lo convierte en olas, las más altas de las cuales alcanzan los 15 metros o más. Olas de hasta 12 metros de altura son bastante frecuentes en mar abierto.
Ahora es seguro que las olas de las tormentas más fuertes en los océanos penetran hasta al menos 600 pies y, en casos excepcionales, incluso hasta 700 pies. Por lo tanto, incluso a estas profundidades, los lodos pueden removerse y desplazarse de un lugar a otro. A profundidades de 220 pies, se mueve grava del tamaño de avellanas, y se han introducido piedras de hasta una libra en nasas para langostas a una profundidad de 180 pies. Además, las corrientes de marea y oceánicas penetran a profundidades aún mayores, como se mencionó en el capítulo anterior, en el apartado de corrientes.
Las ondas de agua son de dos tipos: (1) ondas de oscilación y (2) ondas de translación. Las primeras son las ondas comunes en los cuerpos de agua, y en ellas el fluido se mueve en círculos, no solo en la dirección del viento, sino también hacia abajo, aunque perdiendo fuerza con la profundidad. El agua en las crestas de estas ondas avanza, y la de los valles retrocede; de ahí el término oscilación, porque el agua oscila de un lado a otro y no avanza continuamente. Las ondas de agua en las corrientes son de translación, y en estas, el movimiento es completamente hacia adelante a medida que pasan las ondas, sin movimiento de retroceso compensatorio.
Vida de los mares de plataforma y epíricos. — Los mares son totalmente transparentes a la luz solar (diáfanos); por lo tanto, constituyen la única área marina donde los fondos están más o menos cubiertos de plantas terrestres, y todos los animales que se alimentan de ellas se limitan a estas aguas. Dado que los mares son adyacentes a las tierras bajas, reciben los ríos y sufren el efecto completo de las olas y las mareas, es natural que varíen considerablemente en temperatura, salinidad, erosión del fondo y sedimentación. Dado que los océanos son móviles, cualquier movimiento dentro de la masa terrestre se refleja en ellos y hace que los mares se vuelvan más superficiales o más profundos, o incluso se transformen en tierra firme. Debido a estos constantes cambios en el entorno físico, químico y orgánico, los mares epíricos y de plataforma también son escenario de intensas luchas entre sus habitantes y, en consecuencia, son los principales escenarios de la evolución biótica marina. Podemos decir entonces que la intensidad de todas estas interacciones es más marcada hacia la tierra, y en los mares de plataforma disminuye a medida que se aleja de ella a lo largo de los taludes continentales.
Los mares de las plataformas continentales no solo son las regiones con mayor abundancia de vida marina de fondo, o bentos, como [ p. 79 ] se mencionó anteriormente, sino también aquellas desde las cuales se han colonizado todos los demás cuerpos de agua del mundo. Por ello, a estas regiones a veces se les llama la «cuna de la evolución». Aquí se encuentra la mayor abundancia de vida, y también la lucha más dura por la existencia. La supervivencia es mucho más difícil en estos mares que en los océanos abiertos. Desde los mares de aguas poco profundas, las formas de vida de fondo y los organismos nadadores se han abierto camino hacia los abismos, y otros, voluntaria o involuntariamente, han logrado vivir en los lagos y ríos interiores mediante la modificación de sus hábitats de agua salada a dulce, o, al transformar los órganos respiratorios en pulmones, incluso se han convertido en habitantes de la propia tierra firme.
La mayor cantidad de vida marina de aguas someras se encuentra en las aguas templadas, y la mayor cantidad de especies se encuentra en las aguas más cálidas. Las plantas que viven en el fondo marino, las algas, son más prolíficas en aguas de hasta unos 120 metros de profundidad, y ninguna sobrepasa los 180 metros. Esta es la diferencia más notable entre la vida de las aguas menos profundas y la de los océanos propiamente dichos, ya que los animales de las partes más profundas de los mares de plataforma continúan descendiendo por los taludes continentales y, aunque en menor cantidad, siguen siendo comparativamente variados y abundantes a profundidades de 2700 metros. Más allá de esta profundidad, disminuyen rápidamente y en las llanuras abisales son realmente muy escasas, consistiendo únicamente en formas altamente modificadas para adaptarse a las peculiaridades de su entorno.
La vida habituada a aguas poco profundas, por regla general, solo puede propagarse por los mares poco profundos y a lo largo de las plataformas continentales, nunca a través de los fondos oceánicos. Tampoco puede propagarse directamente por la superficie oceánica, e incluso en estado larvario, como flotadores, no hay tiempo suficiente para que se disperse a las plataformas continentales lejanas. Cuando la Tierra tenía climas templados, las condiciones eran favorables para una radiación lenta y continua hacia todos los mares, y fue en esas épocas que se desarrollaron las faunas cosmopolitas.
Efecto de los ríos en la vida marina. — Los ríos desembocan en el mar a través de estuarios o deltas, transformando las aguas de marinas normales en salobres o más o menos dulces. Aquí, el entorno de los ríos se encuentra con el de los mares, eliminando la mayoría de los organismos marinos y no solo acumulando las mayores profundidades de sedimentos, sino también provocando las variaciones más marcadas en la sedimentación. Muy poca vida marina ha sido capaz de soportar el entorno de los ríos y, por lo tanto, adaptarse permanentemente al agua salobre, y aún menos al agua dulce.
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¶ Divisiones de los mares
En función de su profundidad y de la naturaleza de sus depósitos rocosos, podemos dividir los mares en la franja, el litoral de aguas someras y las zonas pelíticas de aguas profundas.
La Playa. — Todos los estudiosos del mar coinciden en que la playa (o costa) es la región más fácilmente definible, ya que se encuentra entre la pleamar y la bajamar. Por ello, también se le ha denominado región intermareal. En la mayoría de los lugares, la playa es estrecha, con una anchura que varía hasta varios cientos de pies, pero donde las tierras limítrofes son muy planas, puede alcanzar kilómetros de anchura. Aquí, los depósitos son de composición muy variable y suelen ser de grano grueso, ya que es, naturalmente, la región de mayor fuerza de las olas. A lo largo de la playa podemos encontrar acantilados, o los ríos pueden traer grava, y de cualquiera de estas fuentes se forman conglomerados y arenas gruesas. Los conglomerados, por regla general, son de origen continental, pero los del mar se forman en la base de las formaciones, donde se forman por el impacto de las olas contra los acantilados, o son depósitos de grava intercalados traídos por los ríos. Donde el mar se integra con la tierra, pueden aparecer arenas o lodos más finos, a menudo ondulados, agrietados por el sol (Fig., pág. 279) o pisoteados por animales terrestres, que con frecuencia conservan sus huellas (Fig., pág. 473). Es muy importante tener en cuenta que el agrietamiento por lodo se limita prácticamente a los depósitos de la playa y a las formaciones continentales (véase Parte I, pág. 286), ya que estos son los sedimentos que, en general, están expuestos al aire el tiempo suficiente como para secarse lo suficiente como para provocar agrietamiento por contracción y tensión. Sin embargo, también hay zonas de la playa, como en el actual Runn of Cutch, India (8000 millas cuadradas), donde las playas marinas (amplias planicies de lodo) quedan expuestas al mar durante meses. Es muy probable que las calizas acuáticas del Paleozoico, agrietadas por el sol, de la región de los Apalaches se formaran de esta manera. En esta región también se forman conglomerados de piedra caliza de guijarros planos.
Sin embargo, la naturaleza de los depósitos de la franja depende no solo de la topografía del terreno y la proximidad de los ríos, sino también del clima, las olas y las corrientes producidas por los vientos y las mareas. Los vientos varían constantemente en intensidad y cambian de dirección, y con ellos las olas y las corrientes, lo que provoca, en los «molinos marinos» así formados, una reducción del tamaño del grano, una clasificación de la roca según su masa, forma (láminas de mica) y gravedad específica, y una deriva de material ahora en una dirección y ahora en otra. Sin embargo, los materiales [ p. 81 ] de la franja no suelen encontrarse en depósitos gruesos y los conglomerados marinos suelen tener menos de 3 metros, aunque localmente pueden alcanzar los 30 metros.
Vida en la Playa. — La playa es también la región de los anfibios, pues a veces forma parte de tierra firme y a veces se encuentra bajo el mar. Por esta razón, su vida es peculiar, muy adaptada a un entorno que no es completamente de una ni de otra región; sin embargo, la mayoría de los organismos son marinos. Cuando baja la marea, no se alimentan y la mayoría se entierran en el suelo húmedo, ocultos bajo las rocas, las algas o en charcas. Los animales característicos de la playa no son muchos, ya que la mayoría de sus habitantes son formas que también viven en la región adyacente de agua permanente.
Los Mares Litorales. — Más allá de la playa se encuentra la región litoral. Algunos usan este término en lugar de playa, y otros incluyen toda la profundidad de los mares. La palabra latina, litoralis, significa perteneciente a la costa, y en este libro la usaremos así, pero continuaremos la región desde el límite inferior de la playa hasta una profundidad de 250 pies. Se eligió este último punto porque a esta profundidad cesa la mayor parte del poder de las olas y su resaca. Por lo tanto, la región litoral se fusiona con la playa hacia la tierra y con las aguas más profundas o pétreas hacia el mar. Las olas de estas aguas poco profundas son más poderosas y empujan el material más grueso hacia la tierra, amontonándolo hacia la playa, mientras que el material más fino es arrastrado hacia el mar. Los sedimentos, al igual que los de la costa, son extremadamente variables, desde conglomerados hasta arenas limpias, gruesas y movedizas, arenas sucias que se consolidan y no se desplazan, y lodos más gruesos. Las porciones costeras de los depósitos del delta también se depositan en estas profundidades, y sus arenas movedizas son predominantemente onduladas y, en ocasiones, muy entrecruzadas. Estos depósitos litorales, debidos principalmente a la afluencia de los ríos, tienden a contener restos de animales terrestres y, sobre todo, de plantas terrestres, como hojas, tallos y madera, objetos mucho menos frecuentes en los depósitos de aguas más profundas. Sin embargo, cabe mencionar que en los depósitos de aguas cálidas se encuentra muy poca materia vegetal, ya que los grandes depósitos de madera y otros materiales vasculares o fibrosos suelen conservarse mejor en aguas templadas y frías.
Como las olas de tormenta actúan con cierta fuerza a profundidades de unos 76 metros, vemos de nuevo por qué la región litoral se caracteriza por conglomerados, arenas onduladas y a menudo más o menos entrecruzadas, y por rápidas alternancias de arenas y lodos, tanto verticales como horizontales; [ p. 82 ] en resumen, es preeminentemente la región de depósitos heterogéneos. El Banco Dogger de Gran Bretaña se encuentra entre 12 y 27 metros bajo el nivel del mar y es agitado por las olas tormentosas, desenterrando dientes de mastodonte que los pescadores recogen en sus líneas. Se han visto marcas de pezuñas a profundidades de 15 metros, otras se conocen en fondos arenosos sondeados a profundidades de 180 metros, y se ha arrojado arena fina sobre las cubiertas de barcos donde las aguas alcanzaban los 45 metros de profundidad. Por lo tanto, las grandes olas de tormenta, en su movimiento oscilatorio, levantan y reestructuran los fondos litorales, fragmentan los lodos en fragmentos tabulares o los enrollan en bolas de lodo, y de esta manera también forman los conocidos conglomerados intraformacionales, llamados así porque los fragmentos que los componen son del mismo depósito y edad que las rocas en las que se encuentran, y no son rocas extrañas, como es el caso de los conglomerados comunes. Los conglomerados intraformacionales, compuestos por piezas delgadas y planas de calizas o dolomías, se forman comúnmente en depósitos de playa cuando el mar regresa sobre las áreas de depósitos agrietados y endurecidos por el lodo, fragmentándolos y arrastrando los fragmentos hacia aguas más profundas.
La región litoral también se caracteriza por bancos de arena, esas zonas planas de aguas poco profundas alejadas de la tierra, como las que forman la gran zona de pesca al sur de Terranova y al este de las Provincias Marítimas de Canadá. Estos bancos se deben principalmente a la formación de planicies marinas o a las corrientes que han acumulado arena y lodos; sin embargo, no son solo las corrientes las que realizan este trabajo, ya que el agua de mar también precipita rápidamente los lodos que los ríos traen al mar. Así, todo el material terrígeno más grueso se deposita en el litoral, y solo las partículas más finas son transportadas por las corrientes disminuidas hacia aguas más profundas.
Las aguas tropicales de la región litoral se limitan a los grandes arrecifes de coral y, en consecuencia, con la ayuda de las algas secretoras de cal y las bacterias desnitrificantes, estas y las aguas profundas adyacentes constituyen las zonas de mayor producción de caliza. Aquí también, en aguas someras, se forman los depósitos de oolita calcárea. En aguas templadas y frías, los corales de arrecife están ausentes, y aunque hay algas calcáreas, son de otros tipos mucho menos eficaces como productores de caliza. En las mismas aguas, pero a profundidades de entre 10 y 27 metros, se encuentran las algas verdes con hojas anchas y estriadas de varios metros de longitud, conocidas como Laminaria. Creciendo en grandes marañas, forman bosques en miniatura y son características de la zona laminariana.
Es bien sabido que las areniscas puras son pobres en fósiles, pero, al mezclarse con arena, y más especialmente con arenas calizas, sí contienen [ p. 83 ] de ellos, a veces en considerable abundancia. Esto se debe a que las arenas limpias se depositan en la zona de agitación de las olas, que no solo arrastra el lodo y lo transporta hacia el océano, sino que también desplaza la arena. En estos lugares no hay algas marinas en el fondo y, por lo general, constituyen hábitats desfavorables para la vida debido a la naturaleza cambiante de los depósitos y a la acción abrasiva de las arenas afiladas sobre los organismos. Además, la arena porosa permite la circulación y la disolución, y carece de cal difusa que proteja las conchas de dicha acción disolvente. Por lo tanto, es en los sedimentos calizos donde los fósiles son más abundantes. Este tema se aborda más adelante en este capítulo (en el apartado de diagénesis).
Región Pelítica de Aguas Profundas. — Más allá del litoral se encuentra la región política de aguas profundas, que abarca todas las aguas de las plataformas continentales y los mares epeíricos desde aproximadamente 250 a 600 pies. El término pelita se utiliza mucho en el estudio de rocas (petrología) y se refiere principalmente a rocas de lodo de grano fino; por lo tanto, en relación con los mares, el término se refiere a la uniformidad y grano fino de los depósitos de aguas profundas. Las olas de tormenta generadas en la superficie rara vez alcanzan estas profundidades con un poder erosivo considerable, bastando solo para remover el lodo fino que se aleja de la tierra. Sin embargo, en la mayoría de los lugares también se observa cierto movimiento de las aguas debido a las corrientes de marea y oceánicas. Aquí también, las algas verdes disminuyen con la profundidad, mientras que las algas pardas y rojas son generalmente las formas de aguas más profundas. Sin embargo, en las costas protegidas, el talud continental hacia los océanos comienza a unos 240 pies de profundidad, debido a la menor acción de las olas.
Los depósitos de la región pelítica son las arenas finas, bien variadas y extensas, y los lodos arenosos, arcillosos y calcáreos, junto con mayores acumulaciones de residuos orgánicos. Sin embargo, el estudiante debe comprender que la sedimentación en las aguas profundas de los mares depende no solo de las corrientes, sino también de la altura de las tierras adyacentes y la naturaleza de su clima (cálido o frío, seco o húmedo), de si las rocas son estratos blandos o cristalinos duros, y de si el terreno está cubierto de vegetación o es un desierto. Estas tendencias generales se ven alteradas aún más por las corrientes, de modo que localmente incluso las aguas péticas presentan depósitos característicos del litoral.
Origen de las Concreciones en Aguas Pelíticas. — Donde las corrientes de agua fría y cálida chocan entre sí, son desplazadas ocasionalmente por fuertes vientos, y en tales regiones, a veces ocurre que las frías aguas costeras son arrastradas a aguas profundas, matando a muchos animales de aguas cálidas. [ p. 84 ] Esta zona se encuentra frente a los estados de Nueva Inglaterra, donde en 1882 murieron casi todos los peces y otros animales nadadores. Los cadáveres finalmente caen al fondo y forman núcleos que, al descomponerse, dan lugar a la formación de concreciones, a menudo fosfatadas. También se encuentran lechos similares de concreciones en los depósitos antiguos.
Zonas Marinas Estancadas. — En las partes poco profundas de los océanos y en todos los mares hay áreas grandes y pequeñas donde las aguas están estancadas, y debido a la falta de corrientes los animales que viven en el fondo, el bentos, pronto consumen todo el oxígeno libre que ha sido absorbido principalmente de la atmósfera. Estas aguas del fondo se denominan «estancadas» y son invadidas por bacterias sulfurosas que se alimentan de microorganismos y otras formas de vida que caen de la zona superficial, iluminada por el sol y que absorbe oxígeno. Como resultado de estos procesos, las aguas del fondo se vuelven cada vez más turbias debido a la liberación de gas hidrógeno sulfurado. Estos fondos depositan un lodo muy fino, negro, similar a un fango, en el que, en el mejor de los casos, apenas se puede mantener la vida. La abundancia de materia orgánica colorea los lodos de azul negruzco a negro, y abunda en petróleo y metales sulfurados, generalmente pirita de hierro. Se conocen muchas formaciones de este tipo en geología, y algunas de ellas tienen un contenido de petróleo de hasta el 20 %.
Por otro lado, donde los vientos predominantes son fuertes hacia tierra, se desarrolla una marcada resaca marina que barre el fondo de los depósitos y de los productos orgánicos de descomposición de la abundante vida del litoral. El material se acumula en las depresiones sin corrientes de la región pelítica, donde se forma lodo negro. Estas zonas muertas se conocen en muchos mares. Otras, como el canal submarino del río Hudson, se conocen como pozos de lodo.
Walther afirma que mientras una parte de los mares esté en libre circulación con el océano, sus aguas se intercambien constantemente y se mantenga la salinidad normal, existirá y continuará existiendo una fauna marina normal. Sin embargo, tan pronto como cesa la libre circulación del agua, como en una bahía tranquila o entre las islas de un archipiélago, todas las condiciones normales se alteran. Estos lugares estancados se caracterizan por la acumulación de materia orgánica, la formación de gas hidrógeno sulfurado venenoso en el agua y la desaparición de los organismos que viven en el fondo. Solo los organismos flotantes y nadadores o el material vegetal arrastrado llegan a estos lugares tranquilos, donde a menudo se conservan maravillosamente en los lodos. Esta detallada conservación es bien conocida en América, pues en las pizarras negras de Banff, Alberta, y Rome, Nueva York, encontramos ejemplos de trilobites que conservan las antenas y las extremidades en un extraordinario estado de conservación.
Fondos de Lodo. — Por lo general, las zonas de acumulación de lodo carecen de algas adheridas y, dado que las corrientes de agua son muy débiles, los animales que de otro [ p. 85 ] modo vivirían sobre o en el lodo reciben poco alimento. En consecuencia, las zonas de lodo presentan una vida escasa y se conocen como las zonas desérticas de los mares. Estas observaciones de los mares marginales actuales también nos ayudan a comprender la escasez de vida en la mayoría de los depósitos de esquisto verde, azul y negro de origen epírico. Cuando se encuentran fósiles de especies que habitan en el fondo, se encuentran en zonas delgadas y, con mayor frecuencia, en formas nadadoras o flotantes.
¶ Sedimentos y su alteración
Tipos de sedimentos. — En general, se puede decir que los sedimentos marinos son de grano más grueso que los depósitos oceánicos, pero de grano más fino y se adaptan mucho mejor a las aguas en movimiento que las formaciones continentales. Los sedimentos de todos los estratos se forman mecánicamente o son de origen orgánico. Los primeros abarcan los depósitos arenosos, como las areniscas y las lutitas arenosas, y los depósitos arcillosos o lutitas, como la arcilla, la lutita y la pizarra. Los depósitos orgánicos consisten en caliza, dolomita, creta, marga y carbón.
Todos los materiales sedimentarios provienen, en primer lugar, de rocas ígneas (principalmente granitos), y se ha calculado que, tras la meteorización completa, estas deberían producir un 80 % de lutitas, un 15 % de areniscas y un 5 % de depósitos orgánicos (F. W. Clarke). Sin embargo, estas cifras no se corresponden con los estratos observados por los geólogos, ya que estos promedian alrededor del 48 % de lutitas, un 32 % de areniscas y un 20 % de depósitos orgánicos (Leith y Mead). Estas discrepancias se deben principalmente a: (1) la mezcla de lodos y arenas, y de lodo y cal, como se explica en la pág. 281 de la Parte I; (2) que las rocas ígneas, al meteorizarse, aumentan su volumen al menos un 28 %; y (3) que una parte considerable de los lodos más finos y gran parte de los materiales de disolución se pierden permanentemente en los continentes. Se desconoce qué porcentaje de materiales se transfiere de esta manera a los océanos, pero podría ascender al 25 por ciento.
Deposición de calizas y dolomitas. — La cal y la magnesia, transportadas en solución por los ríos hasta los mares, se distribuyen ampliamente por las corrientes marinas. La pequeña parte que se extrae del agua por acción orgánica en el litoral queda oculta por su diseminación a través de los densos depósitos de estos mares. Por esta razón, se suele decir que las calizas y las dolomitas son depósitos de aguas más profundas y alejadas de la costa. Sin embargo, en la parte posterior de los Cayos del sur de Florida, donde las aguas son cálidas y el terreno es calizo, apenas por encima del [ p. 86 ] nivel del mar, se pueden observar depósitos de calizas y oolitas acumulándose en la misma orilla. En los últimos años se ha hecho evidente que las principales áreas de formación de caliza y dolomita son las aguas cálidas, ya que en las regiones tropicales no solo los ríos aportan más cal al mar, sino que los océanos también son mucho más ricos en bacterias desnitrificantes (Fig., abajo), y son estos microorganismos los que, en sus procesos fisiológicos, liberan la mayor cantidad de carbonato de calcio. A esto se suman las estructuras creadas por los lodos secretores de cal, de los cuales existen muchos tipos, por los arrecifes de coral y por otros animales que utilizan cal. Los lodos calcáreos en las aguas más profundas de las regiones tropicales y subtropicales, a profundidades de entre 600 y 2000 pies o incluso más, contienen entre un 80 y un 90 por ciento de cal, y de esta, entre un 10 y un 50 por ciento proviene de los foraminíferos flotantes, mientras que entre un 2 y un 40 por ciento proviene de protozoos que viven en el fondo. A medida que avanzamos hacia el polo nos encontramos con cada vez menos acumulación de piedra caliza, aunque esto es localmente variable y depende de la temperatura de las aguas superficiales, que a su vez están muy alteradas por las grandes corrientes oceánicas.
Walther dice que la conversión del sulfato de cal de los océanos en carbonato de calcio de las calizas por los organismos es el mayor cambio cuantitativo producido por la vida sobre la faz de la tierra.
Nansen ha centrado su atención en los lodos hemipelágicos del océano Ártico central, que, según él, carecen de grandes organismos y son de color marrón, con solo entre un 1% y un 3%, y rara vez un 5%, de cal. Afirma que este lodo es un depósito mineral carente de vida, salvo unos pocos foraminíferos que habitan en el fondo. Los lodos de las aguas árticas frente a Europa presentan mucha más cal, entre un 25% y un 40%, con un Tn aviTniim frente a Islandia de entre un 45% y un 60%, que desciende de nuevo en Jan Mayen al 10%. La mayor parte de esta cal proviene de foraminíferos (Biloculina). Además, parece que hay más cal presente en los lodos superficiales que en los subterráneos, un aumento que podría deberse al calentamiento gradual del clima en la era geológica reciente.
Diagénesis. — Dado que las calizas son de origen orgánico, naturalmente deberían contener una abundancia de fósiles, y la mayoría los contiene. Sin embargo, es bien sabido que muchas son más o menos cristalinas, como casi todas las dolomías, y en este caso los fósiles suelen estar ausentes o tan alterados que son casi irreconocibles. No se trata de metamorfismo, ya que muchas de estas calizas y dolomías aún permanecen horizontales y se encuentran en zonas no afectadas por la elevación ni la inyección ígnea. Es cierto que se ha producido un proceso de alteración, pero fue contemporáneo a la acumulación y no siglos después. Los cambios diagenéticos se deben a alteraciones [ p. 87 ] químicas que tienen lugar en el fondo marino y en aguas cálidas. Los fangos de globigerina de los mares actuales no muestran alteraciones y, aunque son el crecimiento de aguas superficiales cálidas, se acumulan en las profundidades heladas de los abismos oceánicos. Las calizas de aguas cálidas y poco profundas, como por ejemplo muchos arrecifes de coral, han perdido la mayor parte de su estructura orgánica, y un estudio minucioso nos permite saber que el carbonato de cal, originalmente presente en forma de aragonito, se ha convertido en calcita. Además, el carbonato de cal original, en cualquiera de sus formas, puede ser reemplazado en mayor o menor medida por carbonato de magnesio, y así, un arrecife de coral de carbonato de calcio, o una caliza de gran extensión, puede transformarse en dolomita. El tiempo, aguas cálidas y poco profundas, una concentración variable de soluciones, mucho oxígeno y una gran cantidad de materia orgánica en descomposición son los requisitos que transformarán por completo las acumulaciones orgánicas calcáreas en calizas y dolomitas cristalinas antes de que se produzca la consolidación completa. Esta alteración ha sido denominada por Walther «diagénesis», a partir de palabras que significan «a través» y «nacimiento», o, en otras palabras, es un renacimiento mediante alteración contemporánea.
Las concreciones de pirita de hierro y marcasita, así como los fósiles de lutitas negras, también son productos diagenéticos. Además, se ha sostenido que los pedernales de los depósitos de creta son de origen diagenético, donde la sílice coloidal de las esponjas se disuelve progresivamente y se redeposita alrededor de los núcleos en forma de sílex, convirtiéndose así en estos terrones irregulares. Por otro lado, los pedernales de las calizas se desarrollan cerca de la superficie en la zona de circulación de las aguas subterráneas durante el proceso de meteorización y, por lo tanto, no son de origen diagenético. Dado que la creta es porosa al agua subterránea y que los pedernales se presentan tanto en disposición horizontal como vertical, es probable que también se formen después de que los sedimentos se eleven a una altura suficiente para permitir la circulación de aguas meteóricas.
¶ Lectura colateral
Vaughan Cornish, Olas del mar y otras ondas de agua. Chicago (Tribunal Abierto), 1910.
D. W. Johnson, Procesos costeros y desarrollo costero. Nueva York (Wiley), 1919.
J. Walther, Einleitung in die Geologie als Historische Wissenschaft. Jena (Fischer), 1894, Capítulo 13, Die Diagenese.
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