Estructuras sedimentarias generadas por presencia de matas microbianas en un ambiente evaporítico costero: Procesos de formación y preservación

Abstract

Varias de las estructuras sedimentarias presentes en depósitos silicoclásticos fósiles no pueden ser explicadas solamente por procesos físicos. La interacción entre los sedimentos inconsolidados y los microorganismos que colonizan el sustrato puede explicar la generación de estas estructuras. La bioestabilización resultante de esta interacción modifica totalmente las propiedades físicas de los sedimentos. Por otro lado, la actividad biológica crea un microambiente que trasforman las condiciones geoquímicas del medio (cambios de pH y Eh), produciendo la precipitación de minerales autigénicos que forman parte de los procesos iniciales en la diagénesis temprana. En este trabajo se documentaron estructuras sedimentarias inducidas por actividad microbiana (ESIAM) y más precisamente estructuras de deformación de gran tamaño en un ambiente evaporítico. El área de estudio corresponde a un antiguo canal de marea, donde su desembocadura al mar ha sido interrumpida por la formación de una espiga costera en la boca del canal. Este hecho ha generado la progradación de la costa con el consecuente aislamiento esporádico del canal. El área está expuesta a inundaciones del agua de mar en determinadas condiciones meteorológicas. Durante tormentas con vientos fuertes y olas que superan los 2 m de altura, en condiciones de sicigia, el nivel del mar sobrepasa la espiga y el agua de mar ingresa por la morfología preexistente, el paleocanal de marea. Las condiciones de calma entre las inundaciones permiten la colonización de los sedimentos formando espesas matas microbianas. El objetivo del trabajo es reconocer las estructuras microbianas de deformación en la planicie de marea y determinar los procesos de generación de cada una de ellas para la identificación de estructuras análogas en el registro fósil. Entre las estructuras de deformación más prominentes se han reconocido pliegues, enrollamientos y dobleces de mata microbiana. Los procesos de generación de estas estructuras responden a las corrientes canalizadas de agua de mar que ingresan al paleocanal caracterizadas por altas velocidades. Por otra parte, se han caracterizado los sedimentos de la planicie midiendo el pH, Eh, y también se ha medido la conductividad del agua de la capa freática, pH y Eh. Por medio de análisis petrográficos, microscopio electrónico de barrido (MEB) y difracción de rayos X (DRX) se identificaron delgadas láminas de precipitado carbonático en las matas microbianas. Este tipo de precipitación mineral promueve la preservación de las estructuras de deformación microbiana, de manera similar al ambiente carbonático. La geomorfología es un factor fundamental en la formación de estructuras de deformación microbiana de gran escala. La morfología preexistente, un canal angosto y largo, influye en la canalización de corrientes de marea generando la fuerza suficiente para el desprendimiento de la mata microbiana y generación de estructuras de deformación. Este aspecto se debería tener en cuenta al momento de estudiar registros sedimentarios fósiles donde son característicos los eventos regresivos.

Several of the sedimentary structures present in fossil silicoclastic deposits cannot be explained only by physical processes. These structures can be explained by the interaction between the unconsolidated sediments and the microorganisms that colonize the substrate. The biostabilization modifies the physical properties of the sediments. On the other hand, biological activity creates a microenvironment that transforms the geochemical conditions of the surrounding (changes in pH and Eh), producing the precipitation of authigenic minerals that are part of the initial processes in early diagenesis. In this work, sedimentary structures induced by microbial activity (in Spanish ESIAM) and more precisely large deformation structures in an evaporitic environment were documented. The study area corresponds to an ancient tidal channel, where its inlet to the sea has been interrupted by a sand spit formation caused by NE longshore sediment transport along the coast. This fact has generated the progradation of the coast with the consequent sporadic isolation of the channel. The area is eventually flooded by seawater in certain oceanographic conditions. During storms with strong winds and waves that exceed 2 m in height, in spring tides, the sea level exceeds the sand spit, and the seawater enters by the pre-existing morphology, the tidal paleochannel. Calm conditions between floods allow the colonization of sediments forms thick microbial mats. The objective of the work is to recognize the microbial structures of deformation in the tidal plain and to determine the generation processes of each one of them for the identification of analogous structures in the fossil record. Folds, roll-ups and flip over mats have been recognized among the most prominent deformation structures. The generation processes of these structures respond to channeled seawater flows entering the paleochannel characterized by high speeds. Furthermore, the sediments of the plain have been described by measuring of the pH and Eh. Also, water conductivity, pH and Eh were measured in the water table. Thin layers of carbonaceous precipitate were identified in the microbial mats by petrographic analysis, scanning electron microscope (SEM) and X-ray diffraction (XRD). This type of mineral precipitation promotes the preservation of microbial deformation structures, similar to the carbonate environment. Geomorphology is a fundamental factor in the formation of large-scale microbial deformation structures. The pre-existing morphology, a narrow and long channel, influences the channeling of tidal currents, generating the enough force for the detachment of the microbial mat and the generation of deformation structures. This situation must be into account when studying fossil records where regressive events are characteristic.