Granulometría

Sedimentología

Año 2011

Texturas

� Características o propiedades fundamentales de los sedimentos (como partículas individuales o como agregados)

¿Qué son las Texturas?

� Conjunto de propiedades escalares determinables en una unidad litológica, naturalmente condicionado por los procesos sedimentogenéticos

� Son condiciones de interacción entre los componentes del sedimento o roca sedimentaria (de tipo clástico)

� Elementos Texturales:� Granulometría o Tamaño de Grano� Morfología de los clastos� Texturas Superficiales� Composición Mineralógica� Fábrica� Porosidad� Permeabilidad� Otros

Granulometría

� Tipo de textura fundamental� Caracterización y clasificación de

sedimentos y rocas sedimentarias; interpretación de procesos sedimentarios

� 4 razones importancia:� base descripción precisa� puede ser característica del ambiente� información sobre procesos sedimentarios� relación con otros parámetros texturales

� Primera aproximación en el campo� Estimación a ojo desnudo y lupa� Comparadores visuales� Sedimentos gruesos, medida directa� Análisis granulométrico preciso en

laboratorio

� Sedimentos o rocas sedimentarias

� Se desagrega la muestra (en caso de una roca)

� Diferentes análisis granulométricos de acuerdo al tamaño de grano

Clasificación de Rocas Clásticas por Granulometría

� Rocas de grano:

� grueso Psefitas (clastos tamaño grava)

� medio Psamitas (clastos tamaño arena)

� fino Pelitas (clastos tamaño limo y arcilla)

� Tamaño = diámetro del clasto

Largo de los 3 ejesDiámetro nominal con el V100 a 400 gravas

Escalas Granulométricas

� La heterogeneidad textural de los sedimentos implica que debemos considerar cómo se distribuyen los tamaños.

� El modelo más aceptado para la distribución de tamaños es el lognormal

� Si se parte de un conjunto de materiales o granos sueltos con una distribución de tamaños al azar, se verifica que en forma progresiva los procesos de abrasión y ruptura durante el transporte o de movilización selectiva de los individuos los acercan a la lognormalidad.

� Para una distribución lognormal, la escala más apropiada es una progresión geométrica

� Sedimentos vienen en todos los tamaños (variación continua)

� Udden (1914): ley geométrica de la distribución de los sedimentos –escala de tamaños con intervalos de clase

� Escala en base 2 partiendo de 1 mm

� Desarrollada para estudiar sedimentos del Río Mississippi

� Límites de clases determinados por propiedades físicas del transporte de granos

� Coinciden con los límites entre cargas transportadas en suspensión y por tracción

� Wentworth (1922): toma los intervalos de Udden y los redefine

� Escala Udden-Wentworth:� Escala geométrica en base 2� Reconoce cuatro tamaños básicos

de partículas: gravas (mayores de 2 mm), arenas (entre 2 y 1/16 mm), limos (entre 1/16 y 1/256 mm) y arcillas (inferiores a 1/256 mm)

� Escala de Krumbein:

� Introdujo el símbolo ø (phi)

� ø = -log2d (d = diámetro del grano en mm)� No es una medida absoluta� Granulometría de 1 mm corresponde al ø=0� Granulometrías más finas tienen valores ø

positivos� Granulometrías más gruesas tienen valores ø

negativos� Son números enteros que coinciden con los

límites de clases de la Escala Udden-Wentworth

Análisis Granulométricos

� Expresión cuantitativa de la distribución granulométrica en un depósito o afloramiento

� Interpretación de las distribuciones bajo 3 ángulos posibles:

� Proveniencia (materiales área fuente y productos hipergénicos)

� Procesos de transporte (interpretación hidrodinámica)

� Ambientes depositacionales (relaciones)

Pasos a seguir…

� 1) Obtengo las frecuencias granulométricas

� 2) Represento la distribución de las frecuencias mediante gráficos y diagramas

� 3) Calculo parámetros estadísticos que describen a los sedimentos

1) Frecuencias Granulométricas

� Son porcentuales (% de materiales encontrados en cada clase)

� Se calculan como % del peso total de muestra

2) Gráficos

� Histogramas: � Forma más simple de representar

resultados de análisis granulométricos� Construyo una tabla de frecuencias:

intervalos de clase (mm o ø) y frecuencias de cada clase

� Área de cada barra es ∞ a la cantidad de material presente en cada clase

� Defino poblaciones

� Unimodal (1 agente)

� Bimodal (2 agentes con capacidades de carga diferente)

� Polimodal(variaciones en la energía del medio)

� Polígonos y Curvas de Frecuencias:

� Se construyen uniendo los puntos medios de la parte superior de los histogramas

� Obtengo una curva de contorno � Granulometrías con máx y mín frecuencias� Intervalos de distribución de las diferentes

clases (grado de selección)

� Curvas de Frecuencia Acumulada:

� Se construyen a partir de una tabla de frecuencias acumuladas

� A partir de los granos más gruesos, a cada clase le sumo los % en peso de las clases anteriores

� Forma de S suave

� Independiente de los intervalos de clase escogidos

� Se grafica en papel logarítmico (distribución normal = recta)

� Más de una población con distribución normal es común en los sedimentos

� Cada población = un tramo de recta

� Eje x – ø� Valores enteros� Menor desviación de la línea recta� Eje y – frecuencias acumuladas� Cálculo de parámetros

estadísticos

3) Parámetros Estadísticos

� Fórmulas analíticas� Expresan

numéricamente ≠ características de las curvas

Folk & Ward (1957)

Medidas de Tendencia Central

� Son los parámetros más importantes� Valores típicos y representativos de la

distribución de tamaños� Caracterizan a la granulometría más

frecuente en términos de:

� Tamaño medio de los granos � Puede asociarse a Energía cinética

(Ec) del ambiente sedimentario

� Moda: tamaño más frecuente de la distribución = øpto máximo curva frecuencia

� Media: Mz = (ø16 + ø50 + ø84)/3 � Mediana: Mdø = ø50

� Distribución simétrica: los 3 valores coinciden

� Distribución asimétrica: los 3 valores se separan

� Si la media > mediana, los sedimentos son cada vez más finos (pérdida de Ec)

� Lo inverso también se cumple

Medidas de Dispersión

� Indican las oscilaciones de la Ec del ambiente sedimentario en relación al valor medio = dispersión de los datos en torno a la media

� Desviación de la granulometría de un sedimento de la media

� Desviación Estándar:σ1 = ø84 - ø16 + ø95 – ø5

4 6.6

� Indica el grado de selección granulométrica

� Selección más baja cuantos mayores intervalos de grado estén involucrados en la distribución (a mayor valor de desvío, peor selección)

� Refleja tipo de agente de transporte (medida del grado de fluidez o viscosidad) capacidad seleccionadora del agente de transporte

Medidas de Asimetría

� Muestran la asimetría en la distribución de frecuencias

� Marca la posición de la media con respecto a la mediana

� Muestra si la distribución es simétrica con respecto a la media y la moda

� Asimetría o “Skewnes”:

Sk = ø16 + ø84 - 2ø50+ ø5 + ø95 - 2ø50

ø84 - ø16 ø95 – ø5

� Indican grado de selección con su valor� El signo indica pérdida (+) o ganancia (-)

de Ec� -1,00 (gruesos) a +1,00 (finos)

Media desplazada hacia los tamaños gruesos asimetría negativa aumento energía cinética media

Media desplazada hacia los tamaños finos asimetría positiva disminución energía cinética media

Medidas de Angulosidad� Compara la selección en el centro de la

distribución y en los extremos� Angulosidad o Kurtosis:

Kg = ø95 – ø52.44(ø75 – ø25)

� Agudeza de la curva de frecuencia como la relación de la proximidad entre los valores extremos centrales y los valores externos

� Distribución Leptocúrtica: pocas clases de tamaño definiendo la parte central de la curva (puntiaguda)

� Distribución Platicúrtica: muchas clases de tamaño similares a la media en la parte central (achatada)

� Distribución Mesocúrtica: distribución normal

Mejor selección en el centro que en los extremos de la distribución

Mejor selección en los extremos que en el centro de la distribución

Interpretaciones de los Análisis Granulométricos

� 2 objetivos fundamentales:� Estadística descriptiva – describir,

analizar y definir los sedimentos� Estadística inductiva – deducción de

condicionantes bajo las cuales sedimentaron

� Ojo! Mismo depósito puede contener materiales sedimentados bajo ≠ leyes

Curvas de Frecuencia Acumulada

Análisis BivariadoReconocimiento deAmbientes?

Comparativamente conrespecto a las arenasfluviales, las arenas deplaya tienden auna mejor selección y aasimetría con colas de gruesos (negativa)