Esfericidad

Morfometría
Sedimentología
Año 2011
Estudio de la FORMA de los clastos
Información sobre agentes de transporte y
ambientes depositacionales
A qué se refiere la FORMA?
Ojo! Forma geométrica, esfericidad y redondez
Descripción cualitativa
Descripción cuantitativa
Factores que controlan la Forma
1) Forma original del clasto (mineralogía;
roca madre)
2) Estructura cristalina (clivaje)
3) Estabilidad del material (resistencia ante la
alteración)
4) Naturaleza del agente de
transporte y su energía
5) Tiempo y distancia
Conceptos relacionados con la descripción de la
forma:
Índices o Factores de Forma (longitud de ejes
principales)
Grado de Angulosidad o Redondez
En general:
Forma – comportamiento durante transporte y
depositación
Redondez – refleja distancia y tipo de transporte
(agente, energía)
Morfología de clastos
Resultante de mecanismos de selección
hidráulica
Influenciada por la granulometría
Métodos de determinación
Varían con la granulometría
Forma y Redondez de
Sedimentos Gruesos
Gravas y Cascajos
Índices o Factores de Forma
Equidimensionalidad del clasto
Dos formas de obtenerlos:
1) desviación de una forma geométrica
2) ejes principales
Forma patrón de referencia:
esfera
Menor A para un V dado
Consecuencia: mayor v decantación
(que un sólido de igual δ y V pero ≠ forma)
Wadell (1932):
Esfericidad = s/S
Donde s = área de esfera de = V que el clasto
S = área del clasto
Problema: Partículas de = esfericidad
pueden tener geometrías alargadas a
achatadas…¿¿??
3 Ejes perpendiculares (a>b>c)
Clasificación de Zingg (1935) utiliza razones
b/a y c/b
a>b>c
c/u da un diámetro principal
medidas 3D
Clasificación de Zingg (1935)
Clase
b/a
c/b
Forma del Clasto
I
>2/3
<2/3
Discoidal u Oblado
>2/3
>2/3
<2/3
<2/3
<2/3
>2/3
II
III
IV
Equidimensional o Esférico
Laminar
Prolado
Relaciones axiales
(b/a) y (c/b)
Krumbein (1941)
Gráfico de Zingg con Curvas de
Isoesfericidad
Expresada con los dos índices:
De aplastamiento o achatamiento (c/b)
De elongación (b/a)
Relación Esfericidad-Forma
(Zingg & Krumbein)
Métodos de
Determinación de
Esfericidad
Concepto original de Wadell
Índice (E)= Aesfera=Vclasto /Aclasto
Problemas (área real clasto??)
Otra forma: 3√ Vclasto/ Vesfera circunscribe al clasto
Volumen clastos:
Volumen esfera que
circunscribe al clasto
Arquímedes
diferentes métodos
Si sustituimos los volúmenes…
Vclasto = (π/6)d3
Vesfera = (π/6)a3
Esfericidad = d/a
Donde d = Diámetro Nominal (d esfera = V
clasto) y a = Diámetro Máximo (d esfera que
circunscribe la partícula)
¿Qué hacemos cuando tenemos muchos clastos?
¿O pocos pero de tamaño considerable?
Nomograma de Wadell
Esfericidad de intercepción (Krumbein,
1941)
Φi = 3√ (B/A)2 (C/B)
Esfericidad de proyección máxima (Sneed
& Folk,1958)
Φi = 3√ C2/AB= 3√ B/A (C/B)2
Método de Proyección: determinación
bidimensional de la esfericidad
Riley (1941)
Proyección de clasto hasta
que a = 7 cm
Sobre papel cuadriculado
dibujo borde clasto
Círculo alrededor y por dentro
E = √ Di / Dc ≤ 1
Donde Di es el diámetro del
máximo círculo inscripto sobre
la proyección y Dc es el
diámetro del círculo
circunscripto a la proyección
Esfericidad varía entre 0.3 y 1
Máxima esfericidad = 1
0.9 – 0.8 alta
0.7 – 0.5 media
0.4 – 0.3 baja
Redondez
Concepto
Abrasión durante transporte y distancia
Wentworth (1919): relación entre r/R, donde r
= radio de curvatura de la arista más aguda y
R = mitad del eje a
Estudio cuantitativo
Wadell (1933): promedio del radio de
curvatura de las aristas y del radio de
curvatura de la esfera máxima inscripta
Redefinición: 3D a 2D
Radio promedio de curvatura de los vértices
de la proyección del clasto/Radio círculo
máximo inscripto
Nuevamente método de proyección
Método de Proyección
De nuevo proyección del
clasto
Máxima circunferencia
inscripta
Circunferencias en c/vértice
ρ=∑(ri/R)/N
ri = radio circunferencias
chicas
R = radio circunferencia
grande
N = n°de circunferencias
menores
Estudios cuantitativos
0-0.15 anguloso
0.15-0.25 subanguloso
0.25-0.40 subredondeado
0.40-0.60 redondeado
0.60-1.00 muy redondeado
Forma y Redondez de
Sedimentos Medios
Arenas
Forma
¿Ejes? ¡No!
Método de Glezen & Ludwick (1963)
Grado de Tabularidad
Separación de granos de ≠ formas por su
tabularidad a través del rodamiento
Separación mecánica de clases de forma
Método de Kuenen (1963)
Facilidad de rodamiento o pivotabilidad
Separa, dentro de fracciones granulométricas, por
su tendencia a rodar en un plano inclinado
Esfericidad
Método de Proyección (igual que con gravas)
Diferencia: granos montados en vidrio según
la fracción granulométrica (50)
Área de cada grano con planímetro (50 por
clase)
Esfericidad = dc/Dc
dc = d circunferencia con = A grano
proyectado (diámetro seccional nominal)
Dc = d menor círculo circunscripto (d mayor
del grano)
Se halla el diámetro seccional nominal (dc) con un diagrama
Puedo utilizar de nuevo el Nomograma de Wadell, pero se ingresa
por el Dn (diámetro seccional nominal)
Redondez
Estudios cuantitativos
Método de proyección (igual que con gravas)
pero montados en vidrio
Estudios cualitativos
Comparadores visuales
Granos separados por fracción
granulométrica
Ojo desnudo o lupa estereoscópica
Comparador visual de Powers (1982)
Importancia de la Esfericidad
Relación con depositación
Clastos de = esfericidad pero ≠ forma: mismo
comportamiento de depositación
Esfericidad vs Comportamiento Hidráulico
Condición: ρ similares
diámetros nominales similares
d de la esfera circunscripta
Importancia de la Redondez
Relacionada a madurez textural
Relación redondez/angulosidad con:
distancia al área fuente
transporte
resistencia del material
Influencia de la Forma sobre el
comportamiento hidráulico de los clastos
Esfericidad y velocidad de depositación:
baja esfericidad
depositación más lenta
movimiento más irregular
Ojo! Efecto esfericidad sobre v depositación
(ley de impacto a ley de Stokes)
Redondez más importante en control de
carga y transporte
Granos angulosos vs redondeados
Corey (1949): Factor de Forma (CSF)
CSF=c/(ab)1/2
CSF relacionado a “achatamiento”
Influencia sobre v de depositación:
más achatada más lentamente se deposita
(= P y ρ)
Conclusiones
Esfericidad: semejanza a una esfera
determinada por forma original
resistencia, clivaje
comportamiento al depositarse
Redondez: agudeza de aristas
determinada por agente (E)
distancia y tiempo
madurez de sedimentos
Efecto combinado mayor que por separado