Locos por la Geología

Tal como les he prometido el viernes pasado, hoy les traduzco otra de esas joyitas que leemos en el libro Eating dirt, de Charlotte Gill.

Toma al menos cuatrocientos años para que vuelva a crecer naturalmente un viejo bosque, pero el tipo de tiempo requerido para generar suelo es geológico y del orden de los milenios. No se puede construir un suelo forestal en un invernadero o manufacturar la cubierta del suelo en una fábrica. La tierra es tierra, y eso es todo lo que será por todo el tiempo que lleve a los bosques generar suelo de nuevo. Las forestas del mundo pueden secuestrar carbón- 1.146 billones de toneladas- pero dos tercios de él no se almacenan en los árboles, sino bajo tierra, en el suelo y la turba.

Un abrazo, y nos vemos el lunes. Graciela.

En las últimas décadas del S XX hizo su aparición un concepto novedoso: la teoría de fractales, y fue un boom en que se hablaba de geometría fractal, dimensiones fractales, aplicación de fractales a diversas ciencias, etc. Y la Geología no se mantuvo al margen de esa experiencia. Pero muy pocos llegaron a saber de qué se trata esa revolución.

El tema es extensísimo y lleno de posibilidades, de modo que avanzaremos por él muy lentamente, tal como venimos haciendo con la Tectónica Global, y otros tópicos cuya importancia y complejidad no permiten abordajes confusos ni apresurados.

Hoy haremos apenas una breve presentación del problema, pero les aseguro que será jugosa. Veamos.

¿Cuál podría ser una primera aproximación al concepto de fractal?

El concepto mismo de fractal no es sencillo, de modo que aquí sólo daremos una noción preliminar que se irá completando a lo largo de sucesivas aproximaciones.

Podría decirse que un fractal es un objeto cuya geometría es tal que su estructura básica, de una apariencia muy irregular, sigue sin embargo un patrón que se repite a diferentes escalas. Es lo que más adelante llamaremos su «autosimilaridad», que además veremos tiene diversas calidades. Pero no saltemos las etapas.

Digamos por ahora, y a modo de ejemplo, que el tradicional envase de Polvo Royal tiene un diseño fractal, ya que si lo observamos detenidamente, en él se ve dibujado otro envase igual, que adentro tiene otro más pequeño, con otro todavía menor en su interior, y así al infinito.

En cuanto a la palabra misma, fue acuñada por el matemático B. Mandelbrot (1924-2010) en el año 1967, y deriva del término latino fractus, que significa quebrado, fracturado o fragmentado. Sin embargo, como veremos más abajo, el concepto, si no la palabra, reconoce antecedentes mucho más antiguos.

¿Dónde se visualiza su importancia principalmente?

En la Naturaleza misma, que pese a cuantos esfuerzos haga el hombre por interpretarla a través de la geometría euclideana, tiene muy poca afinidad real con ella. En efecto, las dimensiones lineales, areales y volumétricas se caracterizan por tener 1, 2 o 3 dimensiones, es decir que pueden referirse a esos números enteros. Pero cuando nos dirigimos a la observación directa de objetos naturales, rara vez pueden representarse de una manera tan esquemática y sencilla.

Las nubes, los árboles, las corrientes turbulentas, los copos de nieve, están en realidad compuestos por una multiplicidad de estructuras que se sobreimponen unas a otras según se aumente el número de detalles y aumente la escala con que se las observa.

La característica esencial de una estructura fractal es el modo en que se distribuye en el espacio la materia que la compone. Es decir de modo heterogéneo, pero no aleatorio, ya que el patrón de agrupamiento se mantiene igual (al menos estadísticamente) sin importar el grado de amplificación con que se lo observe. Y volvemos al ejemplo del envase que vimos arriba.

¿Cómo es que surge la idea de la geometría fractal?

Si bien, repito, fue Mandelbrot quien introdujo el término en su artículo de 1967 titulado «¿Cuánto mide la costa de Gran Bretaña? Auto-Semejanza estadística y dimensión fractal»; el concepto germinal reconoce un antecedente muy anterior.

Fue el matemático y pacifista F. Richardson (1881-1953) quien ya en 1940 intentaba encontrar una explicación racional para el inicio de los conflictos bélicos.

Para ello se dedicó a analizar estadísticamente datos de economía, política, demografía, etc., para intentar descubrir los escenarios favorables a las guerras y hacer algo para prevenirlas.
Obviamente, en algún momento se ocupó de describir las fronteras, y allí observó que los datos sobre las longitudes de las fronteras eran muy diferentes según que fueran medidos por un país u otro. Comenzaron a hacerse visibles diferencias de hasta un 20 %, que no eran completamente atribuibles a mala fe, sino a diferentes métodos de medición.

En efecto, a medida que se reducía la unidad de medición de los límites, comenzaban a aparecer elementos, accidentes y detalles, que aumentaban la longitud de la frontera.

Tener o no en cuenta un monte fuera de la línea general, o un saliente del mismo monte, o una roca que se proyectara desde ese mismo saliente, etc., cambiaban la longitud obtenida, y ésta era entonces función del detalle de la observación, y de la disposición o no, de unidades lo bastante pequeñas como para reflejar ese grado de detalle.

Allí estaba ya la semilla de toda la geometría fractal.

¿Qué otras aplicaciones o interpretaciones tiene el concepto más allá de su postulación original?

El concepto surgido en mediciones topográficas fue encontrando aplicación en campos tan variados como la sociología donde se interpretó a la sociedad como una estructura que va repitiendo los diseños desde sus células más pequeñas hasta las poblaciones más extensas. O en las artes, como el diseño del envase, o hasta en la literatura, donde les propongo como ejemplo este cuento de mi propia autoría que escribí con una estructura fractal en mente, y que publiqué hace muchos años, cuando la novedad me atrapó por completo.

Como pueden ver, el tema es riquísimo y ya le sacaremos el jugo.

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

I am now sharing again a text extracted from the wonderful book «Eating dirt» by Charlotte Gill.

It takes at least four hundred years to regrow an old forest naturally, but the kind of time required to make soil is millenial and geologic. You can´t build a forest floor in a nursery or manufacture topsoil in a mill. The dirt is the dirt, and that´s all there will ever be for as long as it takes for the woods to grow it back. The forest of the world may sequester carbon- 1.146 billion ton of it- but two-thirds of this is stored not in the trees but underground, in soil and peat.

I hope you have enjoyed this text as much as I did. Until Monday. Graciela.

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Para referencia de tamaño, el arbusto que se ve en primer plano es apenas más alto que un hombre de estatura normal.

Aquí voy a referirme a aquellas grandes bochas que se encuentran incluidas en el relieve circundante, no a las formas esferoidales que aparecen a veces como elementos depositados sobre un terreno dado, como si fueran relativamente independientes de él, fenómeno del que conversaremos en otro momento.

Los paisajes en los que el modelado in situ arroja un espacio de formas redondeadas de gran dimensión, generan un gran atractivo turístico e impacto visual. Vale la pena que veamos cómo se generan.

¿Dónde se ven estos modelados?

Debido a su génesis, son típicos de rocas cristalinas, del tipo de los granitos y granitoides, que tienden a ser afectados por diaclasamientos (o sea fracturas sin desplazamiento relativo de los bloques resultantes) de direcciones claramente definidas, normalmente según dos sistemas conjugados aproximadamente perpendiculares entre sí.

Sobre este tema de fracturas y diaclasas hablaremos en detalle en algún otro post, pero por hoy basta con recordar que las rocas propensas a generar relieves con grandes bolas, son las que como requisito previo tienen «grietas» que se cortan entre sí en «enrejados» que dibujan ángulos rectos.

En nuestras Sierras de Córdoba son comunes en las áreas de batolitos o stocks graníticos expuestos.

¿Cómo se los denomina científicamente?

El conjunto del paisaje se conoce como de «erosión en bolas», aunque el nombre más correcto sería de «meteorización en bolas», ya que ocurre in situ, faltando el transporte significativo de materiales, que es propio de los verdaderos procesos erosivos.

¿Por qué procesos se forman?

Como señalé más arriba, el requisito previo es la existencia de un sistema de diaclasas en enrejados perpendiculares. Esas fisuras definen volúmenes groseramente cúbicos en las rocas afectadas, y dan ingreso al agua, los organismos y demás agentes activos de la meteorización, tanto física como química, pero dominando esta última.

Los detalles de lo dicho y lo que sigue a continuación se pueden observar bien en la figura adjunta, tomada del texto de Sawkins et al.

Ahora pensemos en que siempre las reacciones de meteorización química  son más intensas y veloces en las superficies de contacto entre los agentes de ataque y la roca atacada.

En este caso, vemos que cada cara de ese cubo teórico en que las diaclasas dividen al cuerpo litológico, es una superficie de ataque. En las aristas, en cambio, se ponen en contacto dos superficies de ataque, de modo que allí la meteorización se acelera.

Por último, en los vértices, son tres las superficies de ingreso de los agentes agresivos que se reúnen, con lo cual es todavía más rápida la descomposición. Esas diferencias en la velocidad del cambio se reflejan en la forma final casi esférica.

Y ¡voilá!, ya tenemos explicada nuestra incógnita.

¿Cómo evolucionan luego?

En muchos casos, las bolas graníticas tienden a ahuecarse, tal como vemos en la foto que ilustra el post, donde se observa una minicaverna natural, formada en uno de los bochones originales.

Esas oquedades se denominan taffoni, o tafoni, pero cabe agregar que no todos los tafonis responden al origen arriba descrito, sino que lo dicho es sólo una de las posibles gé©nesis. De otras causas posibles iremos conversando con el tiempo en el blog.

La palabra tafoni podría tener diversas interpretaciones etimológicas, ya sea haciéndola derivar del término griego taphos, que significa tumba; o del italiano de Sicilia, en el que taffoni, quiere decir ventana, y tafonare es perforar.

La razón por la cual se generan esas cavernas, que generalmente se ensanchan por su piso, es que allí precisamente, es donde permanece más tiempo la humedad, y ya sabemos que el agua es un vector muy activo en la evolución del paisaje.

Precisamente por esa razón, es que muchas veces, el desgaste en la base quita sustentación al «techo» del tafoni, que termina por desplomarse.

A lo largo de una meteorización continuada, y en tiempos geológicos, también las bolas terminan desapareciendo.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post es tomada de: SAWKINS,F.J; CHASE,C.; DARBY,D.G.; RAPP.G. Jr.1974. «The evolving earth» Mac Millan Publishing Co.

La foto es de la Provincia de Córdoba, camino a Traslasierra.