Locos por la Geología

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Este post es continuación del de la semana pasada, de modo que deberían empezar por leerlo antes de internarse en el de hoy.

La semana pasada contesté las siguientes preguntas:

¿Qué es una catarata?

¿Cómo se forman y cómo evolucionan las cataratas en general, a lo largo del tiempo?

¿Dónde están localizadas las cataratas de Iguazú?

¿Cómo es la cuenca que incluye al río Iguazú?

Y a partir de aquí comenzamos la charla de hoy:

¿Qué significa el término Iguazú?

Este nombre se escribía originalmente Yguazú, ya que surge de la unión de dos términos del idioma guaraní: la palabra y que significa agua y la palabra guazú, que quiere decir grande. Es decir que Iguazú significa «Agua Grande».

¿Qué características especiales tienen la geología y la geomorfología de las cataratas del Iguazú?

Comencemos por la descripción fisiográfica de las cataratas, que alcanzan un desnivel de 70 metros, a lo largo de 275 saltos, (algunos de los cuales tienen nombre propio, como el Bosetti, Dos Hermanas, Alférez, El Escondido, etc.) que se extienden en un arco de 2,7 kilómetros. El límite con Brasil pasa por la Garganta del Diablo, punto de estrechamiento notable.

Respecto a la geología, es característica la presencia de una serie de coladas basálticas superpuestas, cuyas características físicas y químicas son muy parecidas pero no idénticas. La presencia de algunos elementos accesorios y cambios texturales, determinan diferencias en la resistencia a la acción erosiva del agua. Así es que algunas porciones del complejo de coladas se desgastan con mayor rapidez que otras, generando un control litológico, como les expliqué la semana pasada.

Pero hay también un control estructural, ya que el cauce del río está afectado también por la presencia de fracturas que originan un escalonamiento causante de saltos en el recorrido del agua. (Vuelvan a repasar la parte 1 de este post, si les quedan dudas).

¿Cuándo y cómo se formaron las cataratas?

Relatemos la historia desde un poco (bastante) antes de su aparición como parte del paisaje. Entre los períodos Jurásico Superior y Cretácico Inferior (145 a 120 millones de años atrás) las grandes fracturas extensionales que abarcaban varios kilómetros, permitieron el ascenso de rocas fundidas, a través de actividad volcánica no explosiva, que terminaron cubriendo de lavas basálticas todo lo que hoy es Brasil Meridional, norte de Uruguay, Paraguay oriental y nordeste de Argentina.

Así se generó el control litológico que ya les mencioné, y que según se estima se conjugó hace aproximadamente 100 mil años, con el control estructural resultante de la reactivación de una gran falla por la cual hoy corre el río Paraná.

Por esa reactivación, el lado occidental del Paraná quedó cerca de 30 metros más alto que su margen oriental. Ese desnivel obligó al río a acomodarse buscando un nuevo nivel de base, (tema que está explicaso en otro post) por excavación acelerada de su lecho. Ese nuevo equilibrio es alcanzado por el Paraná entre 70 y 80 metros más abajo de lo que era su cota anterior. El río Iguazú, por su parte, no habría sido afectado por la falla, por lo que respetó su lecho anterior, y quedó muy por encima del Paraná, lo cual en la confluencia de ambos generó el salto original, que fue luego retrocediendo de resultas de la erosión que les expliqué en el link que les mandé a ver el lunes pasado. En el presente, el salto está ya a aproximadamente 23 km de su ingreso en el río Paraná, donde debió haber estado unos 100 mil años atrás.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Como parte de la serie de sitios que considero importante que un geólogo conozca en Argentina, hoy vamos a hablar de las Cataratas del Iguazú, y debido a que hay bastante para charlar, ésta será sólo la primera parte de nuestro diálogo, que continuará el próximo lunes, en este mismo lugar.

¿Qué es una catarata?

Debido a la profusión de fenómenos de este tipo que existen en el mundo, hay también una enorme cantidad de sinónimos con los que se los designa, entre los que cabe mencionar, además del nombre catarata, los siguientes: cascada, caída, salto de agua, etc.

El término catarata procede de la palabra griega katarates, conformada a su vez por la raíz kata que quiere decir «hacia abajo»; y la palabra arassein, con el significado de «golpear». En resumen, puede interpretarse como «golpear hacia abajo», lo cual es una buena descripción de lo que ocurre con el agua en una caída importante.

Se trata, pues, de un accidente en un río, cuyas aguas al encontrar un desnivel, se despeñan cuesta abajo, generando una dinámica particular, y un paisaje muy bello, casi siempre explotado turísticamente. En determinadas condiciones, las cataratas se explotan también como productoras de energía hidroeléctrica.

¿Cómo se forman y cómo evolucionan las cataratas en general, a lo largo del tiempo?

Cuando en algún punto de un río aparece un brusco desnivel del lecho, es cuando se forman las cascadas.

Pero lo importante sería reconocer que hay básicamente dos controles diferentes que definen ese desnivel. Se habla de un control litológico cuando dos rocas de distinta resistencia a la erosión se encuentran en contacto dentro del cauce, y la más erosionable aparece aguas abajo. En esa situación, el propio río se encarga de desgastar más rápida e intensamente la parte más susceptible y generar el consecuente escalón.

Es, en cambio, un control estructural, cuando el escalón es resultado de acciones tectónicas precedentes (como fallas, por ejemplo), que han dejado un desnivel por el cual el agua se despeña.

Es muy común también la conjunción de ambas situaciones, aunque no es requisito indispensable.

Las cataratas son sistemas dinámicos ya que ocurre en ellos lo que se menciona como erosión retrogradante o retrocedente, que por efectos de la cavitación, (cosa que he explicado en detalle en un apunte ya publicado en el blog) socava el pie de la caída, con lo cual el material superior de la pared pierde sustentación y se termina desplomando, de manera que la pared toda retrocede lentamente.

La forma original y la evolución posterior de las cataratas dependen de factores como el caudal, la litología y topografía del lecho y por supuesto de las intervenciones artificiales.

¿Dónde están localizadas las cataratas de Iguazú?

Estos espectaculares saltos de agua, que fueron votados entre las Siete Maravillas del Mundo Natural, se encuentran  sobre el río Iguazú, que constituye el límite entre la provincia argentina de Misiones y el estado brasileño de Paraná. Las cataratas son compartidas por los dos países, y en ambos conforman áreas protegidas: en Argentina, el Parque Nacional Iguazú, y en Brasil, el Parque Nacional do Iguaςu. La descripción geomorfológica será motivo de otra pregunta.

¿Cómo es la cuenca que incluye al río Iguazú?

La cuenca en la que se inscribe el Iguazú es una de las muchas exorreicas con desagüe en el Océano Atlántico. Es además, integrante del má¡s grande de los sistemas fluviales: el Sistema del Plata, que cubre 4.350.000 km². De hecho, reúne aguas tanto de la Puna como de la meseta brasileña, las Sierras Pampeanas y Subandinas, la Mesopotamia, y la llanura chacopampeana.

Los principales ríos que alcanzan el estuario del Río de La Plata son el Paraná, el Paraguay y el Uruguay. El Iguazú, es parte de la cuenca del Río Paraná, curso que nace en Brasil, de la confluencia de los Ríos Paranayba y Grande, y desemboca en el de la Plata, luego de recorrer 1.700 kilometros en territorio argentino, que sumados a su recorrido brasileño definen un trayecto total de alrededor de 3.780 km.

El propio Río Iguazú nace en la Sierra del Mar, en Brasil, y cuando recibe a su afluente, San Antonio, se constituye en límite internacional entre Brasil y Argentina. Las cataratas se encuentran 20 km antes de su desembocadura en el Río Paraná.

Hasta aquí llegaremos hoy, y el próximo lunes responderé las siguientes preguntas:

¿Qué significa el término Iguazú?

¿Qué características especiales tiene la geomorfología de las cataratas del Iguazú?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Los cursos de agua, que ya les expliqué antes cómo se generan, se convierten inmediatamente en agentes erosivos. Por esa razón, los geólogos nos interesamos tanto en ellos, y debemos conocer algo sobre la dinámica que les es característica.

A continuación veremos algunos de los conceptos más básicos, que nos permitirán seguir luego avanzando en el conocimiento de los procesos erosivos.

¿Qué se entiende por flujo?

La palabra flujo tiene muy numerosos significados, según el contexto en el que se la emplea. Así, puede referirse tanto a una corriente migratoria, como a una corriente eléctrica, pasando por numerosos significados médicos. Por eso es importante que definamos aquí el uso y sentido que le daremos.

Para nosotros, el flujo será el movimiento de un fluido.

La palabra flujo deriva del latín fluxus, que significa «masa que se desliza»; y como dije hace un momento, esa masa será un fluido, con lo cual descartaremos los significados sociales y los de la electricidad entre muchos otros. No obstante, para delimitar mejor su significado en nuestra disciplina, aclaremos algo respecto a los fluidos.

Un fluido es una sustancia que puede cambiar permanentemente de forma sin que se generen fuerzas conocidas como «restitutivas», que tiendan a devolver la masa a su forma original. Eso se debe que las partículas que conforman el fluido se mantienen unidas entre sí por fuerzas cohesivas débiles. Son fluidos tanto los líquidos como los gases.

La diferencia entre los líquidos y los gases, es que si bien tanto unos como otros toman la forma del recipiente que los contiene, los líquidos mantienen su volumen y los gases no.

En nuestro campo de análisis, los agentes erosivos incluyen dos tipos de fluidos: el agua en estado líquido, y el viento, que no es más que aire en movimiento.

¿Qué tipos de flujos existen?

Habiendo acordado que el flujo es el movimiento del agua y el aire, podemos definir al menos dos formas dominantes en que esos fluidos se desplazan, además de numerosos rangos intermedios. Las formas de flujo son, tal como les esquematicé en la figura:

• Flujo laminar: tiene lugar cuando las partículas de agua se desplazan según trayectorias rectas o cuasi rectas, paralelas entre sí, y en buena medida también al cauce. Este último paralelismo es más relativo, por las irregularidades propias de los cauces naturales. Las partículas de agua se mueven, en este tipo de flujo, como si formaran parte de láminas (de allí el nombre) diferenciadas que, al menos en teoría, no se mezclarían nunca.
• Flujo turbulento: en este caso, el agua se mueve de manera desordenada y errática, con la característica presencia de remolinos, que por derivación se denominan turbulencias. El flujo turbulento varía en un amplio rango, desde lento a rápido, según puede notarse en la diferencia entre un río con o sin rápidos, valga la redundancia.

Hasta aquí, la teoría, pero en los cursos hídricos reales y naturales, debido a los factores que veremos más abajo, prácticamente todos los flujos son turbulentos, salvo en aguas de muy escasa velocidad, y por trechos muy acotados.

Existe un número crítico, adimensional, conocido como número de Reynolds, por encima del cual todos los flujos son turbulentos. Ese número resulta de dividir el producto de la velocidad y la profundidad de la corriente, por la viscosidad cinemática. Para los cálculos en cursos de agua, el número de Reynolds (Re) se ubica alrededor de 2100, pero con las velocidades promedio, y la baja viscosidad del agua, ese umbral se alcanza muy fácilmente.

¿De qué factores dependen los tipos de flujo?

Después de haber leído lo que les expliqué del núºmero Re, es casi obvio lo que voy a mencionar ahora, pero por las dudas se les escape algo, vamos a repetir los factores que definen la forma de fluir tanto del agua como del viento, salvando las diferencias del caso:

• La velocidad de la corriente es el factor fundamental, y ya veremos de qué depende ésta a su vez, en otro momento, para no hacer tan largo este post.
• Las características topográficas del cauce por el que fluye el agua, o la superficie sobre la que se desplaza el viento.
• La viscosidad del fluido involucrado, ya sea el agua en una corriente o el aire si hablamos de viento.

¿Qué es la viscosidad?

En general puede entenderse como la resistencia a deslizarse que presenta un fluido. Surge de las fuerzas de atracción entre las moléculas que lo componen, Cuanto más fuertes son esas acciones atractivas, más difícil es que las moléculas se mezclen unas con otras. Y si no me creen, prueben a «remar en dulce de leche», como suele decirse comúnmente en nuestro país cuando algo es extremadamente difícil.

En fluidos de alta viscosidad, la tendencia a moverse en láminas es alta, mientras que, repito una vez más, en fluidos poco viscosos, como el agua, la turbulencia es la norma, simplemente porque es más fácil la mezcla.

Si quieren una definición más técnica, la viscosidad es la relación entre un esfuerzo de cizalla aplicado, y la velocidad de deformación por cizallamiento resultante.

¿Qué es el caudal de una corriente de agua?

El caudal de un flujo hídrico es la cantidad de agua que atraviesa un determinado punto en una unidad de tiempo, y normalmente se mide en metros cúbicos por segundo. Como también la cantidad de agua que pasa por un lugar depende del tamaño del canal involucrado, el caudal se determina multiplicando el área transversal de la corriente por su velocidad. En efecto, cuanto más crezca el espacio de pasaje y más rápido vaya el fluido, mayor será la cantidad que pasa por segundo, o sea el caudal.

La velocidad se mide en metros por segundo, y la superficie, en metros cuadrados, de modo que multiplicando ambos entre sí, se obtiene la medida en (m3/segundo, tal como se requiere.

¿Qué es la competencia de un flujo?

Este término se refiere a la capacidad de carga de material que tiene una corriente de agua. Es obvio que cuanto mayor capacidad de transporte tenga, más grandes serán los cuerpos que puede arrastrar, por eso la competencia se mide como el tamaño máximo de partícula que una corriente puede transportar en un momento dado.

Debido a que las condiciones que definen la capacidad de carga son muy variables a lo largo del tiempo, por ejemplo si el río está o no crecido, si aumenta o disminuye su velocidad, etc., la competencia es una propiedad también instantánea, y debe referirse a un momento y no a más que eso.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

En este sitio se puede descargar un pdf con el informe de los resultados obtenidos a través del trabajo realizado en el marco del Proyecto de Apoyo de la Comisión Europea a la Red Latinoamericana de Centros de Excelencia en Agua (RALCEA 2010-2015), por el eje de trabajo temático Mapeo de Actores y Desarrollo de Capacidades.