Locos por la Geología

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Este post se inicia como la simple aclaración de una expresión curiosa utilizada en Geomorfología, pero, por sus propias implicancias termina internándose en otros conceptos, como verán en seguida.

¿A qué se llama marmitas de gigante y cómo se forman?

Según una primera definición, se trata de cavidades que aparecen en los lechos de los ríos, con forma aproximadamente embudiforme, y que se deben a la erosión por el roce de materiales gruesos que quedan atrapados en los remolinos, y al ir rotando en el lugar van desgastando el material del fondo en modo casi perfectamente circular.

Es bastante corriente en el imaginario popular que se les atribuya un origen antrópico, suponiéndolos morteros creados por antiguos habitantes. Pero ningún habitante sería tan inocente como para meterse a moler nada en el medio de una corriente fluvial, ¿no creen? Excepcionalmente ambos rasgos pueden coincidir si un desvío de la corriente ocupa lugares que antes eran subaéreos en lugar de subacuáticos. De lo contrario, no tiene sentido.

Estos rasgos resultan de lo que se conoce como un control litológico en el lecho.

¿Qué significa control litológico en un río?

Se entiende por control litológico a la influencia ejercida por las características petrológicas del cauce, sobre el comportamiento de las aguas fluviales.

En general más que las propias características de las rocas por las que discurre el agua, es la homogeneidad o heterogeneidad de las mismas lo que más modifica la acción de la corriente.

Ya en otro post les hablé de los tipos de flujo posibles (laminar y turbulento) y les hice notar que en la mayoría de los casos las aguas se mueven con cierta turbulencia, y entre los factores que provocan dicha turbulencia se cuenta la topografía del cauce, que a su vez responde en gran medida a las características del propio material. En superficies irregulares la turbulencia crece.

Cuando las diferencias en la resistencia de los materiales a la erosión (erodibilidad) son grandes, muy rápidamente los componentes sólidos de la carga acentúan toda diferencia inicial, desgastando mucho más las exposiciones menos resistentes y generando un aumento en la turbulencia que se manifiesta como remolinos, que darán luego lugar a las marmitas según lo que he explicado más arriba.

¿Qué otras manifestaciones de control litológico existen en los cursos fluviales?

Además de los remolinos, y a veces hasta a partir de ellos mismos, se instalan otras manifestaciones, ya bastante más espectaculares del control litológico, que son los rápidos, las cascadas y cataratas.

¿Cómo se forman y evolucionan los rápidos, cascadas y cataratas?

Imaginemos un espacio en el que por las razones que sea, a veces una intrusión, a veces un bloque errático de grandes dimensiones, a veces coladas que atravesaron corrientes y en ellas se solidificaron, o las mil situaciones que puedan imaginar; dos materiales de muy diferente erodibilidad quedan en contacto a lo largo del perfil longitudinal del río. Es evidente que la erosión será más acelerada en el lado de las rocas blandas que en el de las rocas duras. Supongamos las blandas en la dirección de la menor altitud regional, es decir aguas abajo.

Analicemos la fig 6-17. Las letras sobre el eje Y, indican alturas del relieve, decrecientes desde A hasta G. Están señaladas las rocas de diferente resistencia a la erosión, y en el eje X se representa la extensión de cada una de ellas, resultando muy claro que mientras se desciende en el relieve, las rocas blandas se hacen más extensas, en un fenómeno de retroceso de las rocas duras.

En las zonas altas (A), cuando la corriente se encuentra con esa zona de debilidad, muy pronto genera un desnivel topográfico en B y C, a favor del cual, las aguas fluyen con mayor velocidad, allí ya se están instalando los rápidos.

A partir de ellos, cuando la diferencia entre las velocidades de erosión llega a generar un verdadero salto topográfico, ya se forman las cascadas y cataratas, (D) que por fenómenos de cavitación excavan más en el pie que en la parte alta del salto, con lo cual los materiales superiores pierden sustentación y terminan por caer, retrocediendo el frente de la cascada. Al fenómeno de cavitación ya lo expliqué detalladamente en otro post de este blog, con formulitas incluidas, de modo que no volveré sobre él, sino que les dejo el link para que lo repasen por su cuenta.

Si seguimos el desarrollo de la figurita, observando de derecha a izquierda, ven que cada vez es más extensa la superficie de rocas blandas, lo que da cuenta de ese retroceso aguas arriba de las rocas duras de que les hablé hace un momento; pero además recuerden que en el eje Y estamos descendiendo en la altitud del terreno, con lo cual, normalmente la pendiente es mucho menor. En alguna zona del curso (E y F), esa menor pendiente se refleja en descensos de velocidad, con lo que ya el desnivel deja de acentuarse y se instalan (no imprescindiblemente) nuevos rápidos en el curso inferior, que pasan en transición a un discurrir menos turbulento hasta el nivel de base que puede o no ser el del mar. (G).

Les recomiendo completar estas explicaciones con la lectura del pie de la figura, y por supuesto con el post que les he linkeado.

¿Qué más se puede agregar?

Señalemos dos cosas: los términos cascada y catarata pueden usarse como sinónimos, aunque hay dos salvedades para hacer. Por un lado, el uso ha consagrado la palabra cascada para designar las de menor tamaño, y cataratas para las más imponentes, como las de Iguazú o del Niágara.

Por el otro lado, hay muchos geomorfólogos que prefieren reservar el término catarata para el caso en que no sólo se producen por un control litológico, sino que hay también involucrado un control estructural, tema que vamos a tratar pronto, pero del que adelanto algo en el análisis de la figura 6-18-

Vemos en el bloque diagrama tres situaciones diferentes, con evoluciones también distintas de las cataratas. vemos que la diferencia viene dada por la dirección de buzamiento (inclinación) de los estratos duros o resistentes.

En A, los estratos se inclinan en la dirección opuesta al flujo de la corriente, dejando a sus pies el material blando que al desgastarse quita el soporte al material de la zona superior, con lo cual ocurre la cavitación y la caída de agua retrocede exactamente como lo explicamos más arriba.

En el caso B, las rocas resistentes se inclinan en la dirección de flujo de la corriente fluvial, con lo cual, las partes blandas no se exponen directamente al pie de la caída de agua, sino que se desgastan más rápidamente un poco más adelante. En esta situación la catarata no retrocede sino que avanza.

En la situación C, no existiendo una inclinación sino una pared vertical, no se da ninguno de los casos anteriores, y la caída de agua, permanece estacionaria en el lugar, sin avances ni retrocesos notables.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

La imagen que ilustra el post es de:

SAWKINS,F.J; CHASE,C.; DARBY,D.G.; RAPP.G. Jr.1974. “The evolving earth” Mac Millan Publishing Co. 477 págs.

Las otras dos figuras son de:

BRANSON, C.; TARR, W.; KELLER, W.1964. Elementos de Geología. Ed. Aguilar  España. 653 pp.

Este trabajo debe ser citado como:

Sanabria, J. A.; Tauber, A.; Argüello, G.; Morrás, H.; Moretti, L.; Krapovickas, J.; Rouzaut, S.; Mansilla, L., Zahn, E. 2014. Paleosuelos del Holoceno en el Área de Los Gigantes. Sierra Grande de Córdoba,Argentina. XIX Congreso Geológico Argentino. Córdoba, Junio de 2014. En CD.

GracielaL.Argüello on Scribd

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leer ése antes de internarse en el de hoy. La semana pasada contesté las siguientes preguntas:

¿Qué puede decirse de los castores?

¿Por qué se los considera modificadores de su hábitat?

¿De qué formas cambian su entorno?

¿Cómo alteran la hidrología?

¿Cómo alteran la geomorfología?

¿Cómo alteran la bioquímica y la calidad del agua?

A partir de allí retomamos con las preguntas que nos quedan:

¿Cómo alteran los ecosistemas?

El primer efecto que salta a la vista es el pasaje localmente de ecosistemas lóticos (aguas corrientes) a lénticos (aguas en reposo), con todas las formas transicionales entre ambas situaciones, ya que como señalamos en otro momento, los diques no son absolutamente impermeables.

La primera consecuencia es obviamente un aumento de la biodiversidad, ya que habiendo más nichos ligeramente diferentes, los habitantes de cada uno son también más variados. Por supuesto, la coexistencia de más especies puede significar una disminución en el número de representantes de cada una.

Hay también impactos diferentes según el subsistema de que se trate. Por ejemplo, la presencia del dique puede implicar la interrupción de la migración de determinadas especies ictícolas hacia sus zonas de desove o de alimentación en ciertos momentos del año.

Es la vegetación la que más sufre las consecuencias de la acción de los castores, en primer lugar porque la propia inundación ribereña provocada por los diques impacta en la vida vegetal; y en segundo lugar porque los castores son herbívoros y se alimentan de la vegetación próxima a sus madrigueras. Esto implica una pérdida de diversidad vegetal, ya que sólo medran las plantas de rápido crecimiento y capaces de sobrevivir en terrenos inundados, y las que no son tan palatables para los castores.

Lo interesante es que cuando por la razón que sea, la calidad del medio disminuye- generalmente por pérdida de diversidad vegetal, causada por su propio consumo- los castores abandonan el lugar y migran a otras corrientes donde reinician su actividad. Esto implica que permiten al medio recuperarse según su propia resiliencia.

¿Qué otros cambios pueden provocar?

A todos los mencionados se suman los propios cambios de aspecto del paisaje, que a veces pueden resultar sitios de interés turístico en sí mismos, por lo curioso de las construcciones, y la riqueza de la actividad que puede observarse en esos nichos de gran diversidad faunística.

¿Esos cambios son beneficiosos o perjudiciales?

Como en todos los casos, cabe señalar que el concepto de beneficioso o perjudicial es profundamente antropocéntrico, ya que la naturaleza busca sus propios equilibrios, y en ese sentido sólo puede hablarse de situaciones en que el ecosistema está o no en equilibrio en un momento dado de su evolución. Y también tiene la naturaleza sus propios controles para restablecer los balances cuando alguna carga biótica determinada es excesiva para la capacidad del hábitat que ocupa, para sustentarla.

Y esto nos lleva al punto siguiente.

¿Qué pasa cuando se los introduce en ambientes donde no son autóctonos?

Los castores de la especie canadiense fueron introducidos en Argentina, específicamente en la Isla Grande de Tierra del Fuego en 1946, a los solos fines de favorecer una industria peletera. La introducción fue autorizada por el Ministerio de Marina, y se hizo liberando 25 parejas de castores, que luego se convertirían en plaga.

Y es éste un ejemplo clarísimo de cómo la intervención del hombre, sólo significó la ruptura de un equilibrio natural preexistente. En este nuevo hábitat concurrían dos factores que lo hacen muy diferente del originario de la especie. Por un lado no había allí depredadores naturales; y por el otro tampoco las especies autóctonas eran sus competidoras, ni en la ocupación de su nuevo nicho, ni en su alimentación.

En 1983, se autorizó su caza, pero la especie ya era invasora en todo el archipiélago magallánico.

La moraleja es obvia. No hay manera en que la intervención humana pueda suplantar los controles poblacionales que la naturaleza realiza de manera eficiente.

Si bien ya he escrito dos posts, debo admitir que el tratamiento del tema ha sido algo somero, y tal vez pueda volver sobre él en algún otro momento.

Por esta vez, considérenlo una mera introducción.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela. P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio

La semana pasada mencioné entre los distintos orígenes de los lagos, el biológico, y allí no pude menos que usar el ejemplo de los castores. Ya en ese momento pensé que era un buen tema para analizar en un post ad hoc, y ahora pongo manos a la obra.

Al buscar información específica, caí en la cuenta de que se trata de un tema con muchísimas aristas, de modo que será motivo de al menos dos encuentros. Hoy les presento la primera parte solamente.

¿Qué puede decirse de los castores?

El castor es por su tamaño el segundo entre los roedores, y se lo considera semiacuático. Es el único género viviente de la familia Castoridae y se manifiesta en dos especies, Castor canadensis y el Castor fiber, que son externamente muy semejantes entre sí.

Los castores son animales sociales, pero se reúnen en pequeñas comunidades, normalmente de no más de cinco o seis individuos, que permanecen juntos hasta que las crías alcanzan los dos años de edad, cuando son ya ejemplares juveniles, y se separan de la familia para iniciar nuevas colonias, a partir de su reproducción.

Su cola es escamosa y presenta forma de paleta, lo que la hace muy apropiada para la natación, y para la construcción de diques y madrigueras; es además un verdadero almacén de lípidos para momentos de necesidad.
Se los conoce en Europa y en América del Norte. Durante su apogeo en Norteamérica, anterior a la llegada de los europeos, los castores ocupaban casi todos los ámbitos favorables para sus costumbres desde el Ártico hasta el norte de México. En la actualidad el castor casi ha desaparecido de su hábitat original, en gran medida por la caza intensiva, en momentos en que su piel se usaba también intensivamente. Hoy se los protege, y hay proyectos de reintroducción en sus nichos naturales, y lamentablemente, como veremos en la segunda parte del post, también en sitios donde son fauna exótica.

¿Por qué se los considera modificadores de su hábitat?

Los castores son conocidos como «ingenieros» que activa e intencionalmente modifican el ambiente de aguas dulces en los que medran muy bien; especialmente en pequeños canales, ya sea en corrientes poco caudalosas y sus planicies de inundación, o bien en canales laterales de la planicie de inundación de ríos mayores.

Lo que los hace distintos del resto de los animales de su entorno, es su habilidad para cortar ramas y troncos de árboles, con los que construyen diques, canales y madrigueras, con una gran precisión hidráulica. Más de un ingeniero humano debería estudiar sus estrategias antes de meter mano en el medio, jejeje…

¿De qué formas cambian su entorno?

Con sus construcciones, los castores afectan de un modo u otro los siguientes aspectos de su hábitat:

• La hidrología.
• La geomorfología.
• La bioquímica, y la calidad del agua.
• Los ecosistemas resultantes.

¿Cómo alteran la hidrología?

Obviamente el primer impacto de los diques de castores es sobre el balance hídrico local y aguas abajo. Antes de mirar en detalle algunos efectos debe recordarse que se trata de construcciones que están lejos de ser totalmente impermeables, lo cual en sí mismo modera cualquiera de los resultados que enumeremos más abajo.

Por debajo de la construcción disminuye naturalmente el suministro de agua, con lo que son menos habituales las inundaciones de gran magnitud, pero también puede desfavorecer los sitios que dependen de ese suministro en las épocas de estiaje. La propia zona se constituye en cambio en reservorio para situaciones críticas.

Por supuesto toda la red de drenaje resulta modificada, sobre todo porque por lo general son construcciones que se realizan en planicies relativamente bajas, con lo que la conectividad de los flujos en sentido lateral aumenta, mientras disminuye en sentido longitudinal. Esto puede significar que desbordes laterales por el aumento de nivel del agua en un sitio dado lleguen a superar las propias divisorias naturales de agua, y trasvasarla de una cuenca a otra.

La propia generación de un espejo mayor de agua, debido a su flujo impedido o desacelerado puede implicar dos efectos más.

Por un lado, un favorecimiento de la evapotranspiración, con lo que se restaría agua que potencialmente podría sumarse a las aguas subterráneas regionales. No obstante, posibles desbordes laterales favorecen la infiltración, con lo que habría un cierto grado de compensación.

Hay científicos que aseveran que ese mayor espejo de agua relativamente quieta supone una exposición incrementada a la radiación solar, con lo que la temperatura del agua podría aumentar también. Esto se ha medido en algunos casos de Alemania, con un registro de hasta 2 °C por encima de la temperatura en zonas distantes de los mismos ríos. Siendo animales de zonas frías, ese efecto sería moderador de la rigurosidad del clima, pero como en todo sistema complejo, todavía no se conocen todas las posibles consecuencias.

¿Cómo alteran la geomorfología?

Ya el cambio en la red de drenaje es un cambio también geomorfológico, pero hay además otros efectos, como la generación de humedales cuando hay desbordes laterales sobre lo que originalmente era la llanura de inundación del río, que pasa a encontrarse saturada de agua de manera bastante continuada.

Por otra parte las modificaciones inducidas en el lecho mismo de las corrientes endicadas por los castores implican un nuevo balance entre la erosión y la sedimentación en el seno de los ríos y arroyos, con lo cual la configuración de éstos cambia en el largo plazo. Y los flujos cambian localmente de turbulentos a laminares en el propio dique por la mayor distancia a las irregularidades del fondo, aunque puede ocurrir lo inverso en otros tramos de las corrientes.

¿Cómo alteran la bioquímica y la calidad del agua?

Los cambios en los regímenes de flujo, la temperatura del agua, la profundidad del líquido y la propia ocupación por los castores, impacta notablemente en la composición química y bioquímica del agua, en muchos casos cambiando el tiempo de residencia de determinados elementos y compuestos, y facilitando, acelerando o por el contrario interrumpiendo algunos ciclos de gran importancia como el del carbono, los nitratos y el oxígeno.

Si bien se han llevado a cabo numerosos estudios, los resultados son aparentemente contradictorios según la zona de muestreo, la estación del año, etc. La propia contradicción entre los resultados tal vez podría indicar que los diversos intercambios se compensarían de algún modo unos con otros, alcanzando un relativo equilibrio en el corto plazo.

Hasta aquí llegamos hoy, y el próximo lunes seguiremos con las preguntas que aún faltan, a saber:

¿Cómo alteran los ecosistemas?

¿Qué otros cambios pueden provocar?

¿Esos cambios son beneficiosos o perjudiciales?

¿Qué pasa cuando se los introduce en ambientes donde no son autóctonos?

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es de este sitio.

Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy. En ese post respondí las siguientes preguntas:

¿Qué son los isótopos?

¿Cómo se produce el fenómeno de la radiactividad?

A partir de allí seguiremos hoy con las preguntas faltantes.

¿Qué es la vida media de un elemento?

Teniendo en cuenta que nuestro propósito en este post es acercarnos a la medición de edades absolutas de materiales geológicos, y por extensión de los eventos que los produjeron, debemos buscar la relación entre todo lo dicho hasta aquí y una forma de estimar el tiempo transcurrido hasta hoy, a partir de dichos eventos.

Si recapitulamos el modo en que un elemento se convierte en otro, salta a la vista que nunca podremos predecir qué átomo emitirá las partículas de las que hablamos, ni en qué momento lo hará. Sin embargo, experimentos realizados en cantidad suficiente como para establecer postulados de partida, han permitido establecer el concepto de «vida media» de los isótopos conocidos, Se entiende por vida media el tiempo requerido para que en una sustancia dada, la mitad de los átomos de la cantidad inicial se transformen por emisión, dando el elemento derivado.

En Sawkins et al, encontré una comparación inmejorable, y la repito para ustedes. Es un fenómeno semejante al que ocurre en un reloj de arena. Es imposible saber qué partícula caerá primero, o en qué momento lo hará, pero sí puede saberse que al cabo de media hora, la mitad de ellas ya habrán caído.

La ventaja en el uso de la vida media de los elementos es que su valor es independiente de las condiciones del medio, tales como la presión o la temperatura, que afectan muchas reacciones químicas, pero no modifican las reacciones nucleares.

Ahora seamos más claros todavía usando un ejemplo numérico. Llamaremos «elemento madre» A a aquél que da origen por reaciones nucleares al «elemento hijo», B.

Si de manera empírica es conocida la vida media de A, supongamos para facilitar el cálculo que es de 3.000 años, y que se ha partido de una cantidad de 1.000 átomos, es obvio que al cabo de 1.500 años, habrán decaído 500 átomos, que habrán dado origen a otros tantos átomos de B. Al cabo de otros 3.000 años, los 500 átomos remanentes de A, originarán 250 nuevos átomos de B, habrá ahora 250 de A y 750 de B, y así sucesivamente.

Aquí vale aclarar que el número de átomos en un volumen dado de cada sustancia, se calcula empleando una constante denominada Número de Avogadro. Pueden ir a repasar el tema en sus cursos de química o simplemente aceptar que la cantidad de átomos puede conocerse a partir de masas suficientemente grandes como para resultar medibles, porque es exactamente así.

En la figura que ilustra el post, se comparan dos modos de «decaimiento», el de la vela es lineal y llega a un final en 0 al cabo de un tiempo dado. En cambio, el decaimiento nuclear no es lineal. Ya que hemos introducido ese concepto de vida media el número de átomos que decaen se va haciendo cada vez menor, y la curva que representa esa pérdida del elemento padre se hace asintótica en X, es decir que se haría cero en el infinito, tal como se ve en el esquema.

Por supuesto, hay algún grado de simplificación en lo ya dicho, porque muchas veces hay varios pasos intermedios entre el elemento parental inestable y un elemento hijo estable, como creo ya haber dicho la semana pasada. Pero para entender la metodología general, las simplificaciones son aceptables.

¿Qué relaciones pueden obtenerse de estos conceptos?

Una vez conocida la vida media, y la cantidad inicial del material parental A, puede construirse una curva como la que se ve en la figura 1.

Analicémosla. Sobre el eje X se colocan a distancias iguales los valores 1, 2, 3, etc, correspondiendo cada uno a la cantidad de vidas medias transcurridas. En el ejemplo que traíamos arriba, el 1 equivale a 3.000 años, el 2 a 6.000. y así sucesivamente. En el medio, se pueden interpolar los valores representados por los segmentos del desplazamiento del valor medido, desde un número entero hasta el siguiente. Supongamos que un determinado valor cae justo al medio entre 2 y 3 vidas medias. Siendo 2 vidas medias = 6.000 años y 3 vidas medias=9.000 años, ese número incógnita resulta ser 7.500 años.

Ahora veamos el eje Y. El punto más alto, marcado como All (todo) indica la cantidad original del material parental, que se obtiene de la suma del elemento A remanente y el B originado en él. Desde ese punto, sobre el eje Y, se marca un punto en la mitad de la altura, que obviamente corresponde a la mitad del elemento parental original, y por ende debe unirse (repasen la figura) a la primera vida media. Ése será el primer punto de la curva que estamos construyendo.

A la mitad del segmento entre el primer punto recién marcado y el cero, se coloca el segundo punto que, relacionado con dos vidas medias (número 2 del eje x) da el punto 2 de la curva y así sucesivamente.

Una vez hecha asintótica la curva en x, se suspende el proceso de construcción, y simplemente se unen los puntos marcados.

Ya tenemos todos los elementos necesarios para empezar el ejercicio de estimar edades absolutas de los materiales geológicas. Pero como eso requiere un par de aclaraciones más, para no enloquecerlos ahora, lo prometo para un próximo post, no necesariamente el lunes siguiente, así tienen que seguir viniendo a visitarme mientras dure la espera, jejeje…

Si este post les ha gustado como para llevarlo a su blog, o a la red social, por favor, mencionen la fuente porque esta página está registrada con IBSN 04-10-1952-01.

Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: Las figuras que ilustran el post han sido tomadas de:

SAWKINS,F.J; CHASE,C.; DARBY,D.G.; RAPP,G. Jr.1974. “The evolving earth” Mac Millan Publishing Co.