ESTUDIO SEDIMENTOLÓGICO DE PLAYAS DEL ESTADO DE CHIAPAS, MEXICO

Trabajo recibido el 21 de junio de 1984 y aceptado para su publicación el 12 de noviembre de 1984.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

Las playas son acumulaciones de material suelto que se encuentran en los alrededores del límite de la acción del oleaje (King, 1972) y por su misma naturaleza son ambientes sujetos a una gran variabilidad en su expresión morfologica y en sus características sedimentológicas.

El presente estudio forma parte del Programa sobre Sedimentología de las playas de México que se desarrolla en el laboratorio de Geología Marina y Geofísica del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, y cuyo objetivo central es contribuir al conocimiento sedimentológico básico de las playas de México a nivel regional; en este caso se trata de aportar información sobre las características sedimentológicas del litoral Chiapaneco, así como sus implicaciones tectónicas.

Las investigaciones sedimentológicas litorales de nuestro país son escasas, sobre todo si se considera que la República Mexicana tiene 9,753 km de litoral. Entre la literatura existente, se puede citar el estudio que efectuaron Lancin y Carranza-Edwards (1976) de la Playa de Santiago, en Manzanillo, en donde se detectaron elevadas concentraciones de minerales pesados en algunas de las muestras.

Carranza-Edwards (1980) analiza los ambientes sedimentarios recientes de la Llanura Costera Sur del Istmo de Tehuantepec, en el cual observó que el ambiente fluvial y el de playa barrera exhiben mejores condiciones para la concentración de minerales pesados, relacionándolo con la alta energía de esos ambientes.

Martín-Barajas (1982) investigó la Playa Cayacal, del Estado de Guerrero, detectando un depósito de arenas titanoferríferas con una alta concentración de ilmenita, magnetita y zircón en la fracción de arenas de grano fino y además concluye que los sedimientos estudiados reflejan una área tectinicamente activa.

Por otro lado, dentro del programa de Sedimentología de las Playas de México del Instituto de ciencias del Mar y limnología, Martínez Bringas y Javier-Castro (1982) efectuan un estudio sedimentológico regional del litoral de los estados de Nayarit, Jalisco, Michoacan y Guerrero, observando que a mayor pendiente del frente de la playa corresponde un tamaño mayor del grano del sedimiento, y así mismo señalan que regionalmente existe un predominio de litarenitas submaduras.

Dentro del mencionado Programa, Méndez-Ubach (1983) analizó las relaciones entre fauna y sedimentos de 29 playas del Golfo de México, encontrando que cada una de las especies estudiadas se asocian con mayor frecuencia en un tipo preferencial de sedimento.

El área de estudio se ubica en el litoral del Estado de Chiapas, entre los 15°55' y 14°33' de latitud norte y entre los 93°49' y 92°14' de longitud oeste (Fig. 1). En gran parte de este litoral se presentan cordones litorales y albuferas, formadas principalmente por crecimiento de manglares, el cual al cubrir terrenos emergidos produce avances sobre el mar (Tamayo, 1970). El litoral representa la porción oriental del límite meridional de la Planicie Costera Istmica Chiapaneca. Esta planicie tiene una dirección NNWSSE, una pendiente suave y una amplitud promedio de 25 km. Está limitada hacia el ENE por la Vertiente Pacífica de la Sierra Madre de Chiapas o Sierra de Soconusco. La contínua emersión del bloque inclinado que forma la Sierra Madre de Chiapas ha dado lugar a una amplia exposición de rocas intrusivas ácidas del Paleozoico (SPP, 1981) principalmente, así como algunos afloramientos de rocas pertenecientes al Complejo Metamórfico del Paleozoico. En el extremo SE de la Vertiente Pacífica de la Sierra de Soconusco afloran rocas volcánicas intermedias que constituyen al Volcán Tacana y cuya altura es de 4,117 m, la cual contrasta notablemente con los 1,500 m de altura media de la Sierra.

El clima en la región es tropical lluvioso. La temperatura en todos los meses es mayor de 18°C y la temporada de lluvias es en el verano, con precipitaciones mensuales superior a los 750 mm (Tamayo, 1970).

De acuerdo con los datos de la estación mareográfica más cercana al área de estudio, la de Salina Cruz, Oax., la marea es mixta semidiurna, y entre el nivel de pleamar media y el de bajamar media la amplitud es de 1.094 m (Instituto de Geofísica, 1978).

Las corrientes superficiales tienen en el área de estudio una direcciónSE-NW a lo largo del año, con velocidades variables entre 0. 1 y 0. 3 nudos (Wyrtki, 1965).

El oleaje generado a 25° de latitud sur incide perpendicularmente, con un rumboSW-NE, y la mayor altura de olas que ocurren con una frecuencia de 3% o mayor al menos durante dos cuartas partes del año, es de 2.4 a 3.6 m (Meisburger, 1962).

Los vientos que llegan a las costas del Pacífico de México se presentan con una frecuencia de 0 a 15 % con una fuerza 4 de la Escala de Beaufort en los meses de enero y julio (Davies, 1980).

Según Strakhov (1967) la zona costera dentro de la cual se incluye el área de estudio, es una región de intenso intemperismo químico.

En octubre de 1979 se hizo un muestreo de los sedimentos de las localidades de playa que aparecen en la figura 1. En cada localidad se levantó un perfil topográfico (Fig. 2), utilizando estadal, cinta y nivel de mano. De cada playa se tomaron muestras superficiales en tres zonas: 1) infralitoral, la cual se encuentra cubierta por el mar durante el reflujo; 2) mesolitoral, en la cual actúan en forma alternada el flujo y el reflujo, una vez que la ola rompe, y se extiende desde el reflujo máximo hasta la zona de humectación, y 3) supralitoral, en donde los sedimentos superficiales están deshidratados y afectados principalmente por la acción del viento. En total se colectaron 27 muestras de las cuales 8 corresponden a la zona infralitoral, 8 a la zona mesolitoral y 11 a la zona supralitor al (Tabla 2, figura 2).

En la zona de humectación de cada perfil se excavaron pequeños pozos y se colectaron núcleos con el fin de apreciar el ordenamiento interno de las estructuras sedimentarias. Los núcleos se radiografiaron en el Centro Médico de la UNAM, con 64 Kv y 50 ma.

El tamizado de las muestras se llevó a cabo en el laboratorio de Sedimentología del Instituto de Ciencias del Mar y Limnología, siguiendo el procedimiento sugerido por Folk (1974). Los parámetros granulométricos obtenidos se reportan en la Tabla 2 y de acuerdo con estos datos y con los límites señalados en la Tabla 1, se construyeron los histogramas de la figura 4.

El color de los sedimentos se determinó en seco y en húmedo, mediante comparación con las Cartas Munsell de color de suelos (Kollmorgen Corporation, 1975), y se reporta en la Tabla 3.

TABLA 1. FÓRMULAS Y LÍMITES DE PARÁMETROS ESTADÍSTICOS. (MODIFICADO DE FOLK, 1974).

Para la obtención de la clasificación mineralógica de las arenas (Tabla 4, figura 6) se estimaron los porcentajes de cuarzo, feldespatos y fragmentos de roca de acuerdo con el método sugerido por Folk (1951) y los datos de redondez del cuarzo se establecieron por comparación con la carta de redondez (Powers, 1958).

Finalmente en la Tabla 5, se reporta la nomenclatura de los sedimentos estudiados, incluyendo la composición mineralógica y la madurez textural de los mismos.

Entre las localidades de playa estudiadas las más extensas, considerando la zona mesolitoral y la supralitoral, son las de Boca del Cielo, El Palmarcito y La Barrita (W), en tanto que las más angostas son Barra del Suchiate, Puerto Madero y Puerto Arista (Fig. 2). Estas últimas están posiblemente afectadas por erosión, debido probablemente al aprovechamiento local de los escurrimientos de los ríos Novillero, Coatán, Cahuacán y Suchiate.

TABLA 2.PARÁMETROS TEXTURALES DE LOS SEDIMENTOS Y PENDIENTES DEL FRENTE DE PLAYA.

TABLA 3. COLOR DE LOS SEDIMENTOS.

TABLA 4.CLASIFICACIÓN MINERALÓGICA DE LAS ARENAS Y REDONDEZ DEL CUARZO.

Granulométricamente las muestras analizadas son relativamente semejantes entre si, como pue de verse a través de sus curvas granulométricas (Fig. 3). Esto es sobre todo notable en lo referente a la forma de las curvas, las cuales reflejan un alto grado de saltación de las partículas que constituyen a los sedimentos.

Aún cuando los perfiles de las playas de Puerto Arista y de Barra del Suchiate son similares en amplitud, solamente se observa coincidencia en forma y posición en las curvas granulométricas de las muestras de Puerto Arista, mientras que las curvas correspondientes a Barra del Suchiate son las que varían más en forma y posición. Esto se puede deber a una mayor uniformidad de los procesos litorales de la primera y una mayor heterogeneidad en la segunda.

TABLA 5. NOMENCLATURA DE LOS SEDIMENTOS.

Debido a la alta variabilidad de los procesos que actúan en el ambiente de playa, como son vientos, corrientes y oleaje, entre otros, es que no se observa una distribución preferencial de los parámetros texturales (Tablas 1 y 2) en relación a la posición que tienen las muestras en cada perfil de playa. Sin embargo, a partir de los histogramas de la figura 4, se puede decir que las muestras analizadas presentan de manera global una preferencia a ser arenas medias, moderadamente bien clasificadas a moderadamente clasificadas, simétricas a asimétricas hacia tamaños finos y mesocúrticas a platicúrticas.

En la zona mesolitoral se observa que existe un menor número de clases de tamaños, debido probablemente a que en esa zona la contínua alternancia de flujo y reflujo de oleaje de lavado provoca una mejor selección de las arenas de playa. Es también en esta zona en donde se encontró un mayor número de muestras moderadamente bien clasificadas, en tanto que la clasificación es relativamente menor en las zonas infralitorales y supralitoral. Esto es explicable, ya que en la zona infralitoral habrá fuertes variaciones en la competencia de transporte de sedimentos debidas a cambios en la periodicidad y energía del oleaje, la sineronización entre la ola que rompe y la resaca y las variaciones topográficas locales. Por otro lado, en la zona supralitoral el sedimento superficial está sujeto a la acción variable del viento y se asocia también con pequeñas irregularidades en su topografía (domos de arena, restos vegetales, etc.) causantes de cambios en el transporte de la arena.

En la zona mesolitoral se aprecia, en relación a las otras dos zonas, una mayor preferencia por sedimentos simétricos, en tanto que en la supralitoral hay una ligera tendencia hacia un mayor número de muestras asimétricas hacia los tamaños finos, esto debido quizá a que en la zona supralitoral el viento produce una contaminación natural de partículas finas debido a la baja competencia del viento.

En comparación con las zonas mesolitoral y supralitoral, en la zona infralitoral existe un mayor número de muestras con sedimentos mesocúrticos (Fig. 4) posiblemente como un resultado de la mezcla de los sedimentos sumergidos con los aportados a la misma zona por el reflujo.

Al comparar el tamaño gráfico promedio de las muestras de la zona mesolitoral con la pendiente del frente de playa (Fig. 5) se observa que al incrementarse el tamaño gráfico promedio del sedimento, a partir de 2Φ corresponde un incremento en la pendiente del frente de playa; mientras que al disminuir el tamaño del sedimento a partir de 2Φ también se presenta un incremento en la pendiente del frente de playa. Esto puede obedecer a que en los tamaños más gruesos hay una mayor estabilidad al reposo por el peso de las partículas que se encuentran sobre el frente de playa, mientras que en los tamaños más finos las partículas serán más densas, toda vez que generalmente los minerales pesados se presentan principalmente en tamaños finos, lo cual también permite que partículas más densas se pueden asociar a pendientes mayores.

Fig. 3. Curvas granulométricas. Zona: infralitoral (-), mesolitoral ( - ), supralitoral ( . ).

Desde el Punto de vista del ordenamiento interno de las estructuras se encontró en las trincheras y núcleos radiografiados que en mayor o menor grado existen Terminaciones y en ocasiones estratos, como es el caso del núcleo tomado en la Playa de Puerto Madero en que se aprecia (Lám. 1) un estrato de más de 10 cm de espesor, constituido por material más fino y más denso. La presencia de estas laminaciones y estratos se puede deber a aportes de terrígenos, a través de los numerosos arroyos y ríos que drenan durante grandes escorrentías, fuertes volúmenes de detritos provenientes de la Sierra Madre de Chiapas.

Con excepción de la muestra 8-2, que es una arenita de magnetita, la composición mineralógica de los sedimentos estudiados corresponde a litarenitas (Fig. 6, Tabla 5), las cuales son texturalmente submaduras. Esta homogeneidad composicional se refleja también en el color del sedimento, ya que en estado húmedo cerca del 80 % de las muestras son negras o grises muy oscuras (Tabla 3) y en estado seco aproximadamente el 70 % de las muestras son de color gris o gris oscuro. Esto, además, puede indicar que los sedimentos litorales del Estado de Chiapas sean potencialmente atractivos por su contenido de minerales pesados o de depósitos de placer asociados con "arenas negras" (Mero, 1973; Cronan, 1980).

Fig. 4. Histogramas sobre medidas de tamaño, uniformidad, asimetría y curtosis.

Fig. 5. Tamaño gráfico promedio del sedimento y su relación con la pendiente del frente de playa.

Lám. 1. Radiografías de núcleos. A) Puerto Arista, B) El Palmar cito, C) El Zapotal, D) La Barrita (E) y E) Puerto Madero.

Es de llamar la atención el porcentaje tan bajo de feldespatos (Tabla 4, Fig. 6), sobre todo si se considera la gran extensión de rocas intrusivas ácidas del Paleozoico (Fig. 1) presentes en la Vertiente Meridional de la Sierra Madre de Chiapas. Esto se puede deber al alto grado de intemperismo de la región (Strakhov, 1967) favorecido por el clima tropical lluvioso, eliminándose así gran parte de los feldespatos y fragmentos de rocas intrusivas ácidas, pues en los fragmentos de roca, se observó una predominancia de volcarenitas constituidas por fragmentos de rocas volcánicas y de pómez.

Esto indica que las rocas volcánicas del terciario sean las principales fuentes de aporte de fragmentos de roca. En el área de estudio estas rocas volcánicas están representadas por el Volcán Tacaná. Como apoyos de esta idea se pueden mencionar que: 1) Las corrientes superficiales se desplazan hacia el noroeste, 2) Las barras de las lagunas costeras proximas a La Barrita y a Boca del Cielo representan un mejor desarrollo en sus porciones orientales y 3) Las poblaciones de partículas en saltación están ampliamente desarrolladas, sugiriendo un transporte litoral bastante efectivo.

No obstante, la fuente principal de aportes de cuarzo debe ser cercana, como lo refleja el bajo grado de redondeamiento del cuarzo, variable entre 0.2 y 0.4 (Tabla 4). En este sentido las rocas aportadoras deberían ser las intrusivas ácidas, sólo que en contraste con los feldespatos, los cuarzos resisten el alto grado de intemperismo químico de la región.

Por otro lado, aunque exista un aporte continúo de cuarzo, no se encontraron en las muestras estudiadas, ni cuarzoarenitas, ni sublitarenitas, debido quizá al efecto de "dilución" provocado por abundantes fragmentos de roca transportados litoralmente. Por otro lado, a pesar de que la tectónica no es el único factor que controla la naturaleza de los sedimentos, su papel es muy importante. Según Krynine (1941) se reconoce la importancia de las arcosas, grauvacas y areniscas cuarzosas como marcadoras de tres diferentes ambientes geomórficos y tectónicos.

De acuerdo con Folk (1974) los diferentes tipos de rocas producirán diferentes tipos de arenas según sean los procesos de intemperismo, relieve, grado de erosión y abrasión diferencial o intemperismo durante el transporte y depósito de diversos ambientes. Según el mismo autor, el choque de una placa continental dará lugar a una mayor deformación horizontal que vertical.

Fig. 6. Clanes mineralógicos de las arenas de playa.

De esta forma se espera que en los sedimentos existan bajas concentraciones de cuarzo y abundantes fragmentos de roca de tipo volcarenita, asociados con baja madurez textural; lo cual coincide con la abundancia de literanitas submaduras correspondientes al área de estudio, reflejándose el efecto del choque de la Placa de Cocos con la Placa Americana.

A pesar de la variabilidad del ambiente de playa se encontró que las muestras estudiadas presentan gran semejanza en la forma de sus curvas granulométricas, y en términos generales se puede decir que los sedimentos de las playas analizadas tienen la preferencia de estar constituidos Por arenas medias, moderadamente bien clasificadas a moderadamente clasificadas, simétricas a asimétricas hacia tamaños finos y mesocúrticas a platicúrticas.

En lo particular, se observa que en la zona mesolitoral hay una mayor tendencia a que las muestras sean mejor clasificadas y simétricas, lo que pude significar que las muestras de esta zona sean de mayor utilidad para estudios de correlación en investigaciones de mayor detalle.

Se obseró un incremento en el tamaño de grano de las muestras a partir de 2θ, a medida que la pendiente del frente de playa se incrementa y también, a partir del límite entre arenas finas, a un tmaño de grano menor corresponde una mayor pendiente. Esto ultimo se puede deber a que en tamaños finos exista una mayor cantidad de minerales pesados, que por dencidad pueden permenecer en reposo en pendientes fuertes.

Con excepción de una muestra, de sedimentos de las playas estudiadas están constituidos por litarenitassubmaduras, las cuales por sus colores preferentemente oscuros pueden representar un interés potencial por depósitos de placer asociados con arenas negras.

La homogeneidad composicional y la frecuencia de estructuras laminadas son un reflejo de la uniformidad geológica y geomórfica de la región. Además, la naturaleza de los sedimentos manifiestan la inestabilidad tectónica producida por el choque de la Placa de Cocos con la Placa Americana, toda vez que la madurez textural del sedimento es baja, el contenido de cuarzo es bajo y los fragmentos de roca, principalmente volcarenitas, es alto.

Se agradece a las autoridades del Centro de Ciencias del Mar y Limnología las facilidades otorgadas para la realización de este estudio, y asimismo se hace patente el agradecimiento a J. Eduardo Aguayo Camargo por sus valiosas sugerencias.

Se reconoce la participación en las actividades de campo o de laboratorio de las siguientes personas: Pedro Martínez Martínez, Víctor Díaz García, Carlos Navarro Ochoa, Agustín Maruri Zamora y Gabriel Sánchez Lara.

A las autoridades del Centro Médico de laUNAM se les agradece el apoyo brindado por las radiografías de los núcleos.

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