El objeto del análisis granulométrico es recabar información sobre el calibre de los elementos detríticos que componen una formación sedimentaria, ya que, por un lado, el tamaño de grano (tanto de la fracción gruesa como de la fina) es indicativo de la energía y competencia de arrastre del medio o agente de transporte en el momento de depositar la carga y, por otro, sus variaciones con la distancia recorrida permiten apreciar la mayor o menor capacidad de clasificación o selección de dicho agente.
Cualquier formación detrítica puede contener elementos de diverso tamaño o calibre, los cuales se agrupan según su escala dimensional en una fracción fina, en la que se incluyen todas aquellas partículas con un tamaño inferior a los 2 mm (arena, limo y arcilla), y una fracción gruesa, que engloba los elementos cuyo calibre está por encima de los 2 mm (gravas, cantos y bloques). El análisis granulométrico de los depósitos localizados en el área de estudio se ha realizado, como prescribe la metodología utilizada, tratando por separado ambas fracciones para cada una de las cuales el procedimiento es distinto.
A) Análisis granulométrico de la fracción fina
Las muestras de los componentes finos de los diferentes depósitos detríticos seleccionados se han recogido durante el trabajo de campo, y su tratamiento inicial se ha realizado en el laboratorio del Departamento de Análisis Geográfico Regional y Geografía Física de la Universidad Complutense conforme a un proceso que incluyo varias fases o etapas encaminadas a separar las arcillas, los limos y las arenas para posteriormente llevar a cabo un minucioso análisis granulométrico de estas últimas. El protocolo que se ha seguido es, en líneas generales, el siguiente:
a) Secado de la muestra en un papel de filtro y selección al azar de 20 gramos de material fino (arena, limo y arcilla)
b) Separación de la arena respecto a limo y arcilla mediante el vertido de la muestra en un filtro de malla de 0,063 mm.
c) Determinación del contenido del limo y la arcilla, que se realiza mediante el método de la pipeta de Robinson, cuyo fundamento físico se basa en la velocidad de sedimentación de estas partículas según la ley de Stokes. Se lleva a cabo en dos etapas:
• La primera (o primera extracción) consiste en verter el limo y la arcilla en una probeta de 1.000 ml de solución dispersante. Posteriormente se procede a agitar la suspensión con un agitador de mano, y se deja reposar aproximadamente 5 horas. Al cabo de ese tiempo se extraen 20 ml correspondientes a la capacidad de la pipeta de Robinson, mediante la aspiración o absorción hasta que ésta se llena. El contenido de la pipeta se vierten sobre una cápsula, se seca y se pesa, obteniéndose así el porcentaje conjunto de arcilla y limo.
• La segunda (o segunda extracción), en la cual se determina el porcentaje de arcilla, consiste en repetir la operación anterior pero con un tiempo de reposo, después de agitar la muestra, de 8 horas, tiempo suficiente, para que la fracción de limo se haya sedimentado, con lo cual, al absorber o aspirar de nuevo los 20 ml hasta llenar la pipeta de Robinson, el contenido de las misma representa sólo la proporción de arcilla. Finalmente, la proporción de limo se calcula mediante la diferencia de las dos extracciones realizadas.
El análisis del tamaño de las arenas resultantes del proceso anterior de separación se ha hecho mediante tamizado, empleando para ello una columna de tamices superpuestos cuya amplitud de malla (o “luz”) es decreciente de arriba abajo. Concretamente, esta columna ha estado compuesta por 16 tamices con la siguiente luz: 2.00, 1.60, 1.12, 1.00, 0.80, 0.63, 0.500, 0.400, 0.320, 0.250, 0.200, 0.160, 0.125, 0.100, 0.080 y 0.063 mm. Las muestras se
han tamizado en un aparato vibrador durante 20 minutos y, a la conclusión de esta operación, el contenido de cada tamiz se ha pesado en una balanza digital de precisión.
Posteriormente se ha procedido a tratar estadísticamente los valores en gramos así obtenidos. En primer lugar se hallan los porcentajes correspondientes de cada tamiz en relación con el total de la muestra y a continuación se suman, comenzando por la fracción del tamiz de malla más pequeña, para obtener los porcentajes acumulados. Éstos se representan gráficamente por medio de curvas acumulativas, donde en el eje de ordenadas figuran los indicados porcentajes acumulados y en el de abscisas -en una escala logarítmica- se indican en mm los valores del espectro granulométrico de las arenas. Las curvas resultantes pueden ser agrupadas en cuatro tipos básicos, representativos de otras tantas combinaciones de agente de transporte y ambiente de sedimentación (GONZÁLEZ MARTÍN, 1981).
a) Las curvas sigmoidales, que tienen una forma en S más o menos tendida, son indicativas de un sedimento bien seleccionado (con una marcada concentración del material arenoso en los tamices intermedio de la columna) y resultan de acumulaciones libres depositadas por disminución de la competencia del medio de transporte. Traducen pues ambientes de sedimentación, como los fluviales, donde las partículas transportadas se van depositando individualmente conforme a su peso a medida que disminuye la energía o intensidad de arrastre.
b) Las curvas logarítmicas, de forma básicamente rectilínea y más o menos inclinadas, expresan una distribución relativamente homogénea en cuanto a tamaño de la fracción arenosa, de modo que se encuentran cantidades similares de arena en todos los tamices. Indican ausencia de selección del material, lo que es propio de productos de alteración o desagregación y de sedimentos no evolucionados y mal clasificados. Éstos corresponden a acciones de transporte en masa o de reducida amplitud del desplazamiento, incapaces de realizar una selección apreciable de los elementos arenosos del sedimento.
c) Las curvas parabólicas son propias de acumulaciones forzadas o de transporte incompleto, cuya configuración se debe a una dinámica particular del agente de transporte conforme a la cual las partículas mas finas son arrastradas o continúan su transporte aguas abajo mientras que las de mayor calibre, a partir de un determinado tamaño, se depositan masivamente. Relacionadas con cambios bruscos en la actividad de las corrientes o con la presencia de un obstáculo, estas curvas derivan de una alta concentración de la arena en los tamices de malla mediana y ancha. Dentro de los ambientes sedimentarios fluviales o fluvio-torrenciales se relacionarían con comportamientos hidrodinámicos muy contrastados, con fuertes pulsaciones de la corriente capaz de arrastrar todos los materiales pero con una acelerada disminución de
la misma, que determina la deposición más o menos rápida de las partículas más pesadas.
d) Las curvas hiperbólicas traducen una escasa presencia de arena en los tamices de malla ancha, mediana e incluso fina y una fuerte concentración de la misma en los tamices de malla muy fina, coincidiendo con muy altos porcentajes de arcilla y, sobre todo, de limo en el conjunto de la muestra. La presencia muy mayoritaria de estos materiales particularmente finos, que en los medios fluviales constituyen por lo general el techo del relleno de la llanura de inundación, se relaciona con una paralización de la corriente y una deposición de la carga por decantación.
A partir de las curvas acumulativas pueden hallarse una serie de valores estadísticos básicos, como los cuartiles Q50, Q75, Q25, Q90 y Q10, a partir de los cuales pueden calcularse algunos índices, cuya interpretación conjunta con la de la forma de las propias curvas permite establecer con bastante precisión el proceso responsable de la formación sedimentaria, así como el mecanismo y condiciones de acumulación.
Entre los diferentes índices que se han propuesto (CAILLEUX y TRICART, 1963; REINECK y SINGH, 1980) se han seleccionado, como más adecuados para el estudio propuesto, el Índice de Trask y el Índice de dispersión global, ya que permiten apreciar con claridad y evaluar con precisión la capacidad de selección o clasificación de los agentes de transporte.
El Índice de clasificación o de Trask (So) se obtiene aplicando la formula: •
e indica la amplitud de los límites dimensionales entre los que se encuentra el 50% central del espectro granulométrico de una formación sedimentaria, expresando en consecuencia la amplitud media de éste. Se utiliza para medir la capacidad de clasificación del proceso responsable de la génesis de un depósito, teniendo en cuenta que, cuanto menor es la cifra resultante de la aplicación de la fórmula, menor es el intervalo dimensional en el que se concentra la mitad de los componentes de la muestra, es decir mayor es la capacidad media de selección del proceso. En consecuencia, su lectura es inversa: un So alto traduce una clasificación baja y un So bajo traduce una alta clasificación, pudiendo establecer la siguiente escala:
<1,2 Material muy bien clasificado 1,2-1,5 Material bien clasificado
1,5-2,5 Material medianamente clasificado >2,5 Material mal clasificado.
El Índice de dispersión global (Dg) se calcula por medio de la fórmula: •
y expresa de forma directa la amplitud de los límites dimensionales entre los que se encuentra el 80% central del espectro granulométrico de una formación sedimentaria, siendo su valor una expresión aproximada de la amplitud total de este. Se utiliza también para medir la capacidad de clasificación del proceso responsable del depósito, ya que, cuanto menor es la cifra resultante de la aplicación de la formula, menor es el intervalo fuera del que sólo quedan el 10% mayor y el 10% menor de la muestra, es decir mayor es la capacidad absoluta de selección del proceso. En consecuencia, su lectura es también inversa: un Dg alto traduce una clasificación baja y un Dg bajo traduce una clasificación alta. Se puede establecer la siguiente escala:
<0,5 Material bien clasificado 0,5-1,0 Material bien clasificado
1,0-1,5 Material medianamente clasificado >1,5 Material mal clasificado.
La coincidencia de valores bajos en ambos índices es expresiva de una elevada capacidad de clasificación tanto en términos medios como absolutos. Sin embargo, pueden darse valores bajos en Trask coincidiendo con valores relativamente altos en Dg cuando la formación sedimentaria ha sido generada por procesos capaces de desplazar una amplia gama de partículas pero realizando una apreciable selección dimensional dentro de ellas.
B) Análisis granulométrico de la fracción gruesa
El análisis granulométrico de la fracción gruesa aporta información sobre la dinámica de arrastre y la capacidad de selección del agente de transporte, así como acerca de las modificaciones y variaciones de tamaño sufridas por la carga a lo largo de su recorrido.
El proceso de análisis de esta fracción, compuesta por las partículas de tamaño superior a la arena presentes en la formación detrítica, conlleva dos fases: la primera, que se realiza directamente en campo, sobre la estación o depósito, consiste en el contaje a mano de 100 cantos obtenidos al azar, a cada uno de los cuales se les mide su longitud máxima (o eje
mayor), junto con el registro de la longitud del elemento que presenta el mayor tamaño del depósito (centilo); la segunda fase se centra en el tratamiento estadístico de los valores obtenidos, los cuales se ordenan en orden creciente para calcular la mediana de grano y se agrupan o distribuyen en una serie de intervalos o clases (20-40 mm; 40-60 mm; 60-80 mm; 80-100 mm; 100-120 mm; 120-160 mm; 160-200 mm; 200-240 mm; 240-400 mm; 400-600 mm; 600-800 mm; y 800-1000 mm). Finalmente se calcula el porcentaje correspondiente a cada intervalo, lo que permite reconocer la clase modal, expresándose los resultados en un histograma donde el eje de ordenadas representa los porcentajes y el de abscisas la escala dimensional indicada.
Lo mismo que se ha hecho en la fracción fina, también se calculan para la fracción gruesa el índice de Trask y el índice de dispersión global, con la finalidad de establecer el grado de selección del tamaño de los bloques, cantos y gravas durante su transporte. En este caso, los cuartiles Q50, Q75, Q25, Q90 y Q10 se establecen a partir de los 100 registros dimensionales ordenados de forma creciente. Para interpretar los resultados del índice de Trask es válida la escala antes expuesta para la fracción arena, pero para el índice de dispersión global la escala aplicable a la fracción gruesa es distinta; en concreto la siguiente:
<25 Muy bien clasificado 25-50 Bien clasificado
50-100 Medianamente clasificado >100 Mal clasificado