Tipos de Varve
Las varvas acuáticas se han descrito en muchos entornos en lagos y el mar, pero todas caen en una de tres clases (Zolitschka et al., 2015; Schimmelmann et al., 2016). Las varvas clásticas consisten normalmente en láminas de sedimentos finos del tamaño de limo y arcilla depositados a partir de la suspensión durante períodos de entrada limitada de agua y sedimentos, y períodos de procesos disminuidos de distribución en el cuerpo de agua. Las capas gruesas de limo y arena se depositan en respuesta a la afluencia abundante y la circulación vigorosa en el cuerpo de agua (Fig. 2; Desloges y Gilbert, 1994; Lamoreux, 2000; Moore et al., 2001; Zolitschka, 1996). Comúnmente, estas coplas no se pueden distinguir en muestras frescas de sedimento húmedo, pero al secarse, la arena y el limo grueso adquieren un tono claro, mientras que la arcilla hidrófila permanece húmeda y oscura. Por lo tanto, con una cuidadosa atención durante el secado, las varvas clásticas se distinguen fácilmente a simple vista (Fig. 1A y B), y los registros fotográficos son normalmente los mejores para el análisis de varvas gruesas, mientras que las secciones delgadas se usan comúnmente para varvas de tamaño submilimétrico.
Fig. 2. Secciones delgadas bajo el microscopio revelan la microtextura de los diferentes tipos de varvas. Varvas clásticas (izquierda) del lago C2 (Canadá Ártico) bajo luz polarizada, muestran láminas brillantes con materia minerogénica gruesa causada por inundaciones durante el verano y láminas de invierno de grano fino más oscuro. Las varvas endógenas (del centro) del lago Lazduny (Polonia) muestran láminas brillantes consistentes en precipitados de calcita que representan el verano y las varvas orgánicas (derecha) del lago Kallio-Kourujärvi (Finlandia) muestran una sucesión de materia biogénica derivada de la producción autóctona durante el verano (láminas brillantes) a materia orgánica oscura, fina y degradada acumulada durante el invierno.
(Izquierda) Portal de imágenes Varve http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library/3935-lake-c2 referencia: Zolitschka, B. (1996). Sedimentación reciente en un lago Ártico Alto, al norte de la isla Ellesmere, Canadá. Revista de Paleolimnología 16, 169-186; Portal de imágenes Varve (medio) http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library/3934-lake-lazduny Tylmann, W., Enters, D., Kinder, M., Moska, P., Ohlendorf, C., Poręba, G., Zolitschka, B. (2013b). Multiple dating of varved sediments from Lake Łazduny, northern Poland: Toward an improved chronology for the last 150 years (en inglés). Geocronología cuaternaria 15, 98-107; (derecha) Imagen del autor modificada de Saarni, S., Saarinen, T., Lensu, A. (2015). Organic lacustrine sediment varves as indicators of past precipitation changes: A 3,000-year climate record from Central Finlad. Journal of Paleolimnology 53, 401-413.
La deposición de capas de grano fino y grueso en una varva clástica se ve reforzada por procesos dentro del cuerpo de agua. En los lagos que experimentan flujos de entrada cargados de sedimentos, las corrientes de turbidez liberan de manera eficiente ráfagas de sedimento que se depositan casi instantáneamente como lechos graduales, y por lo tanto se asocian capas distintas con cada evento, a menudo diario. Las varvas complejas se forman comúnmente de esta manera. Las capas de arena limosa dentro de las capas oscuras de arcilla de invierno se muestran en la Fig. 1B resultado de la incursión de intensas tormentas de otoño e invierno desde el Océano Pacífico hacia las montañas. El derretimiento de la nieve, aumentado por la lluvia cálida, genera grandes inundaciones que envían ráfagas de sedimentos más gruesos al lago, donde las corrientes de turbidez los transportan de manera eficiente al suelo del lago. Las láminas de grano fino se depositan al depositarse a través de la columna de agua. Las varvas clásticas son típicas en condiciones proglaciales y periglaciales en regiones polares y alpinas(Zolitschka et al., 2015)y también se encuentran en ambientes marinos polares (por ejemplo, Mar de Weddel; Weber et al., 2011).
Las varvas endógenas se forman como consecuencia de la precipitación química de minerales autogénicos. Incluyen minerales endogénicos evaporíticos que se forman en condiciones áridas o semiáridas (Fig. 1C; Prasad et al., 2004; Zolitschka, 2007). La evaporación fuerte aumenta la salinidad y el pH, lo que lleva a la precipitación de minerales específicos tan pronto como se supera la solubilidad. Dichos minerales son, por ejemplo, aragonita, yeso y halita. Las varvas endógenas también se producen en los lagos de latitudes medias, donde se forman como resultado de la precipitación estacional de sales, especialmente carbonato de calcio, a partir de una solución sobresaturada creada durante el verano, cuando la temperatura del agua es alta o cuando la absorción de dióxido de carbono por la vegetación acuática es mayor (Fig. 1D; Tylmann et al., 2013b; Brauer et al., 2008b). El carbonato de partículas gruesas normalmente se deposita a través de la columna de agua y se entierra lo suficientemente rápido como para que la mayoría no se vuelva a disolver en el agua fría saturada en las profundidades de estos lagos. En invierno, todo el lago es lo suficientemente frío como para que el carbonato no se precipite, e incluso una pequeña cantidad de sedimento terrígeno produce una lámina distintiva para formar una varva (Fig. 2).
Las varvas biogénicas se forman como consecuencia del ciclo estacional de producción y deposición biogénicas derivadas de la tierra (por ejemplo, polen ,restos de plantas, ácidos húmicos y fúlvicos)u originarias de la propia masa de agua, como las floraciones de diatomeas u otros organismos acuáticos (Baier et al., 2004; Chu et al., 2008; Nakagawa y Suigetsu 2006 Miembros del proyecto, 2014; Saarni et al., 2015). El tipo varva biogénico se encuentra en ambientes marinos y de lagos, donde la deposición de frústulas de diatomeas después de las floraciones de primavera es seguida por la deposición de detritos de plantas bien degradados, componentes minerogénicos y, a menudo, sulfuros metálicos (Figs. 1E y 2; Saarni et al., 2015; Schimmelmann et al., 2016; Zolitschka et al., 2015). Las varvas biogénicas se forman en cuencas con agua de fondo anóxica que impide el establecimiento de un bentos que bioturbaría y destruiría las varvas a medida que se formaron. La anoxia también ralentiza la descomposición del carbono orgánico que puede formar la lámina distintiva en algunas varvas biogénicas. Las varvas biogénicas lacustres se encuentran típicamente en condiciones climáticas templadas (Zolitschka et al., 2015), aunque se reportan pocos registros de varvas biogénicas en boreales (Saarni et al., 2015; Støren y Dahl, 2012) y condiciones árticas también (Chutko y Lamoreux, 2009). En el medio marino, las varvas biogénicas se encuentran de forma más diversa de latitudes altas a bajas, con diatomeas como uno de los principales constituyentes (Schimmelmann et al., 2016).
Las varvas mixtas se componen de al menos dos componentes de los tres tipos de varvas anteriores (Fig. 1F y G). Los entornos climáticos y geológicos causan cambios estacionales en el material disponible que conducen a una sucesión de composición variable de sedimentos y, por lo tanto, tres tipos de varvas descritos anteriormente rara vez se presentan como miembros finales puros, pero a menudo como varvas mixtas. En la zona boreal con inviernos ricos en nieve y veranos cálidos, las láminas clásticas son causadas por el derretimiento episódico de la nieve (Ojala et al., 2013; Saarni et al., 2016), mientras que en latitudes más bajas las láminas minerogénicas a menudo existen como consecuencia de la temporada de lluvias (Hughen et al., 1996) o presencia estacional de actividad eólica, como los vientos alisios (Chu et al., 2009). El componente biogénico se acumula durante las floraciones de algas y la temporada de crecimiento como consecuencia de la producción autóctona y alóctona. En climas templados se pueden formar varvas biogénicas con componente minerogénico endogénico como consecuencia de la saturación de calcita que se origina en la cuenca de captación. Una gran variedad de varvas mixtas se encuentran comúnmente en ambientes marinos y lacustres (Schimmelmann et al., 2016; Zolitschka et al., 2015).
Es más probable que los procesos biogénicos y endogénicos formen varvas simples porque normalmente ocurren solo una vez al año, mientras que los procesos asociados con la deposición de sedimentos clásticos suelen ser de menor duración y mayor frecuencia. Debido a condiciones más complejas en el medio marino, las varvas marinas pueden consistir en una sucesión más variable con múltiples láminas estacionales (Schimmelmann et al., 2016). El grosor de las varvas varía en gran medida dependiendo del entorno sedimentario. El grosor medio de las varvas generalmente se encuentra en una escala de pocos milímetros por año que varía de menos de un milímetro por año hasta centímetros por año en ambos sectores marinos (Schimmelmann et al., 2016) y ambientes lacustres (Ojala et al., 2012). Las imágenes de más de 50 registros varve diferentes de entornos marinos y lacustres de todo el mundo están disponibles en Varve Image Portal http://pastglobalchanges.org/ini/end-aff/varves-wg/varves-image-library (Zolitschka, 2018b).