Les roques sedimentàries

Quins processos componen la diagènesi? Descriu breument la compactació i la cimentació.

1. a) Defineix què és un sediment.
2. b) Cita tres exemples de sediments actuals i indica l'ambient sedimentari en què es diposita cadascun.

Ordena aquestes roques detrítiques de major a menor mida de gra: lutita, conglomerat, siltita i gres. Quina informació aporta la mida de gra sobre l'energia del medi de sedimentació?

Què és un sediment detrític i en què es diferencia d'un d'origen químic o biogènic? Posa un exemple de roca de cada tipus.

Les evaporites (guix, halita) es formen en conques marines restringides de clima àrid. Explica el procés i raona què indica la seva presència al subsòl del Mesozoic espanyol sobre el clima d'aquella època.

Un escull de corall fòssil forma un cos de calcària massissa envoltat de capes inclinades de fragments. Explica com creix un escull, què són els seus talussos o faldons i què indica el conjunt sobre l'ambient.

Què són les estructures sedimentàries i quin tipus d'informació aporten sobre l'ambient de dipòsit? Anomena tres exemples.

Les arrissadures (ripples) i les esquerdes de dessecació són estructures freqüents. Explica què indica cadascuna sobre l'ambient i el nivell d'aigua en el moment del dipòsit.

Què és un fòssil? Explica quines condicions, com l'enterrament ràpid, les parts dures o l'ambient reductor, afavoreixen la fossilització.

Observa la capa sedimentària de l'esquema, en la qual la mida de gra decreix de la base al sostre (gradació normal o granoselecció):

1. a) Explica com es forma aquesta estructura durant el procés de dipòsit dels sediments.
2. b) Assenyala quin procés submarí característic la produeix.

Uns gresos amb estratificació croada i arrissadures (ripples) apareixen sobre unes margues amb restes de fauna marina. Interpreta el canvi d'ambient sedimentari que registren aquestes capes.

L'estratificació croada forma capes inclinades dins d'un estrat. Explica com es genera al front d'una duna o d'un ripple i què permet deduir sobre la direcció del corrent que la va produir.

Distingeix les seqüències granodecreixents i granocreixents i explica quina variació de l'energia del medi registra cadascuna. Quin procés pot produir una gradació inversa en un ventall al·luvial?

Les tempestites són capes amb base erosiva i gradació que dipositen les tempestes a la plataforma marina. Explica com es formen i en què es diferencien d'una turbidita (procés i posició a la plataforma).

Els rumbs de les estratificacions croades i dels ripples s'utilitzen com a paleocorrents. Explica com es mesuren al camp i quins mapes paleogeogràfics (direcció dels rius, posició de la costa) ajuden a reconstruir.

En dos testimonis de sondeig (X i Y) procedents d'una mateixa conca sedimentària marina s'han catalogat les següents associacions de fàcies i fòssils:

• Testimoni X: capes centimètriques de gres amb gradació normal (gra gruixut a fi), base erosiva amb marques de corrent (flute casts), alternant rítmicament amb lutites fosques. Conté foraminífers planctònics i pistes fòssils de la icnofàcies Zoophycos, sense macrofauna bentònica.

• Testimoni Y: gresos quarsítics ben seleccionats amb estratificació croada hummocky i ripples d'oscil·lació, alternant amb calcàries bioclàstiques riques en bivalves de closca gruixuda fragmentada, algues calcàries i pistes fòssils de Cruziana.

1. a) Dedueix i identifica l'ambient sedimentari exacte al qual pertany cada testimoni (plataforma marina somera dominada per tempestes vs. talús o lòbul submarí profund).
2. b) Explica raonadament el mecanisme físic de transport i dipòsit que va generar els estrats de gres a cada testimoni, resolent l'aparent paradoxa de com poden arribar sorres de gra gruixut fins a l'ambient sedimentari més profund.

Què és una conca sedimentària i quins mecanismes, com la subsidència tèrmica o la càrrega tectònica, fan que el seu fons s'enfonsi i acumuli sediments?

En una conca intramuntanyosa es registra una successió contínua de $800\ \text{m}$ que mostra, de base a sostre: bretxes i conglomerats massius angulosos de ventall al·luvial proximal, gresos canalitzats de rius trenats, limolites amb paleosòls de plana d'inundació i, finalment, calcàries micrítiques lacustres amb caròfits.

1. a) Interpreta raonadament l'evolució morfotectònica del relleu adjacent i la dinàmica del nivell de base de la conca al llarg del temps.
2. b) Un informe preliminar afirma que aquesta seqüència «granodecreixent» demostra un increment progressiu de les precipitacions a la conca que va facilitar el transport i el dipòsit final de calcàries. Rebat aquesta afirmació demostrant per què la variació de la mida de gra respon al desmantellament erosiu del relleu i a la pèrdua de gradient topogràfic.
3. c) Prediu quins canvis litològics i estructurals observaries a la vertical de la sèrie si es produís una reactivació tectònica sobtada de la falla de vora al final del període lacustre.

En una conca sedimentària de $2,5\ \text{Ma}$ d'evolució s'han perforat dos sondejos que han assolit el basament:

• Sondeig A: travessa $1\,000\ \text{m}$ de gresos quarsosos homogenis (porositat inicial del sediment: $40\,\%$; porositat actual de la roca: $25\,\%$).

• Sondeig B: travessa $600\ \text{m}$ de lutites compactades (porositat inicial del fang: $70\,\%$; porositat actual de la lutita: $15\,\%$).

1. a) Considerant que el volum de la fracció sòlida mineral es conserva durant la diagènesi, calcula el gruix original de sediment no compactat que es va dipositar a cada sondeig.
2. b) A partir del resultat numèric, rebat l'afirmació d'un informe tècnic que sosté que «al punt B la taxa d'aportació sedimentària va ser un $40\,\%$ menor que a A».
3. c) Determina la taxa real mitjana d'acumulació sedimentària inicial (sediment no compactat) en $\text{mm/any}$ per a tots dos punts de la conca.

Al marge d'una conca marina es registra una columna estratigràfica contínua que mostra, de baix a dalt: turbidites de talús profund $\to$ margues i siltites de plataforma externa $\to$ gresos litorals de front deltaic $\to$ carbons de plana deltaica. Al mateix temps, el registre geològic global d'aquella època evidencia un període interglacial càlid amb una pujada global del nivell del mar de més de $40\ \text{m}$.

1. a) Justifica si la seqüència vertical observada correspon a una transgressió o a una regressió sedimentària.
2. b) Resol l'aparent contradicció entre la pujada eustàtica global del nivell del mar i la tendència someritzant registrada a la conca, formulant la relació conceptual entre l'espai d'acomodació generat (subsidència tectònica més eustatisme) i la taxa d'aportació sedimentària fluvial.
3. c) Prediu raonadament què li passaria a la línia de costa i a la vertical de les fàcies si, mantenint-se la pujada eustàtica, una captura fluvial al continent reduís dràsticament a zero l'aportació terrígena.

En un sondeig continu s'identifica un contacte net i planar entre dues formacions sedimentàries:

• A la base: guixos laminars i argiles vermelles amb esquerdes de dessecació i nòduls d'anhidrita, típics de plana mareal evaporítica (sabkha supramareal).

• Directament a sobre, en continuïtat estratigràfica sense discordança aparent: turbidites amb alternances rítmiques de gres gradat i pelites amb foraminífers planctònics batials (fons marins profunds).

Un geòleg novell afirma que, segons la Llei de correlació de fàcies de Walther, en el moment del dipòsit la plana mareal àrida limitava lateralment de manera directa amb la conca batial profunda.

1. a) Refuta l'afirmació del geòleg analitzant les condicions i límits fonamentals d'aplicació de la Llei de Walther.
2. b) Proposa dues hipòtesis geodinàmiques diferents (una d'eustàtica/oceanogràfica i una altra de tectònica) capaces d'explicar la superposició vertical immediata de dos medis sedimentaris tan allunyats en profunditat.

En una regió muntanyosa s'han diferenciat tres unitats litoestratigràfiques:

• Unitat A (inferior): calcàries marines del Cretaci afectades per plecs atapeïts amb flancs que buxen $60^\circ$.

• Unitat B (intermèdia): conglomerats i gresos continentals del Paleogen que recolzen sobre una superfície erosiva que trunca els plecs d'A; els estrats de B buxen de manera uniforme $25^\circ$ cap al sud.

• Unitat C (superior): argiles i guixos lacustres del Miocè perfectament horitzontals que descansen sobre una superfície plana que bisella els estrats de B.

1. a) Classifica de manera raonada el tipus de discontinuïtat estratigràfica present entre la Unitat A i la B, i entre la Unitat B i la C.
2. b) Reconstrueix la cronologia geodinàmica de la regió, deduint el nombre de cicles de sedimentació, el nombre de fases tectòniques compresives independents i els períodes erosius implicats.
3. c) Prediu quina disposició geomètrica interna tindrien els estrats de la Unitat B si la deformació tectònica que els va inclinar hagués actuat simultàniament a la seva sedimentació (sintectònica) en lloc de fer-ho amb posterioritat.

Un perfil geofísic transversal a la conca del Guadalquivir mostra una asimetria geomètrica extrema:

• Cap al marge nord (Sierra Morena), el sòcol paleozoic està cobert per amb prou feines $100\text{–}300\ \text{m}$ de sediments horitzontals somers i continentals del Miocè superior i Pliocè.

• Cap al marge sud (front de les Bètiques), el rebliment sedimentari supera els $4\,000\ \text{m}$; els sediments miocens profunds es troben plegats, encavalcats i barrejats amb dipòsits caòtics submarins (olistostromes).

1. a) Justifica físicament la geometria en falca asimètrica de la conca aplicant el model de flexió litosfèrica per sobrecàrrega orogènica.
2. b) Explica per què l'edat de l'inici de la sedimentació marina i l'edat de la posterior deformació compresiva són progressivament més joves a mesura que ens desplacem des del front subbètic (sud) cap a Sierra Morena (nord).
3. c) Dedueix com van interactuar la subsidència flexural i l'aportació de detritus erosionats de les Bètiques per transformar la conca d'un solc marí profund obert a l'Atlàntic a una conca continental somera colmatada.

En una conca marina es mesura una columna estratigràfica de $3\,000\ \text{m}$ de lutites compactades acumulades durant $15\ \text{Ma}$.

1. a) Calcula la taxa mitjana neta de sedimentació aparent en $\text{mm/any}$ (o $\text{m/Ma}$).
2. b) Un estudi microestratigràfic d'alta resolució en un tram d'aquesta conca revela que el sediment es va dipositar per avingudes de tempesta: cada capa de $5\ \text{cm}$ es va dipositar en poques hores, però van transcórrer períodes de no sedimentació o erosió d'uns $250\ \text{anys}$ entre avingudes successives. Explica l'«efecte Sadler» (la dependència de la taxa d'acumulació amb l'escala temporal) i dedueix què representa la major part del temps geològic registrat en els $15\ \text{Ma}$ de la columna.
3. c) Sabent que la porositat de les argiles va disminuir per compactació diagenètica des d'un $60\,\%$ inicial al fons marí fins a un $20\,\%$ en la roca consolidada actual, calcula el gruix original no compactat de la sèrie i determina la taxa real d'aportació sedimentària bruta abans de la diagènesi.