Locos por la Geología

Entradas con la etiqueta ‘Erosión’

Hoy comparto con ustedes la primera entrega de algunos trozos seleccionados del libro Harricana, de Bernard Clavel, en los que se lee una épica descripción de un avance glaciario.

…Sobre esa costra se arrastró un glaciar. Dieciocho o veinte mil años atrás. Fuerza colosal, montaña glauca con aristas desmenuzables que venía del Labrador, lentamente, lentamente. Avance irresistible. Como la roca era flamante, el glaciar la modeló a su gusto. Fue hundida, pulida, gastada, agrietada y a veces recubierta de todo lo que él llevaba en su vientre de inmenso invierno en marcha.

Lo que sobresale de la simpleza sin límites son los excrementos del glaciar desaparecido. Los vestigios del combate que se libró entre el hielo y la roca, entre lo establecido y lo pasajero. Entre lo estático y lo móvil…

Imagino que ustedes, como yo, habrán sabido apreciar la inmensa belleza de ese tropo impícito en «vientre de inmenso invierno en marcha».

Y hay muchos más en ese mismo libro, al que volveré en algunos otros posts, para hacerlos partícipes del disfrute que significa leer un proceso geológico poéticamente descrito.

Un abrazo y hasta el próximo lunes, con un post científico. 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.

Estas tres palabras se utilizan muchas veces de manera equivocada, cosa que hasta algunos colegas hacen, por lo cual me parece importante hacer las aclaraciones del caso.

La razón por la cual suelen confundirse los términos es que está¡n estrechamente relacionados, puesto que la erosionabilidad es resultante de la combinación e interacción de la erosividad y la erodibilidad. Pero vayamos por partes.

Y no estaría de más que como introducción, recordaran también los posts en los que les he ido presentando algunos conceptos relativos a la erosión.

¿Qué es la erosividad?

La erosividad es la capacidad potencial del agente en estudio (sea el agua en cualquiera de sus formas, el viento o los seres vivos) para provocar erosión. Fundamentalmente la erosividad depende de las características físicas del agente involucrado, (tipo de agente, densidad, viscosidad, duración de su actividad, etc) y de todos los factores que condicionan su movimiento, tales como velocidad y duración del flujo, sea de agua, aire, hielo, etc.

En definitiva, la erosividad está referida a la capacidad para erosionar que exhibe cada agente actuante, ya sea por impacto si se tratara de lluvia; por arrastre en el caso del viento y cursos de agua o hielo; o por acciones biológicas.

¿Qué es la erodibilidad?

La erodibilidad, en cambio no se refiere al agente activo sino a los materiales que pasivamente están sometidos a la acción erosiva.

Se refiere a la susceptibilidad del terreno a la erosión, es decir que de alguna manera es la función inversa de la resistencia de los materiales. Los factores que afectan la erodibilidad se reúnen básicamente en tres grupos:

• condiciones resultantes de las características físicas y químicas de los sedimentos, rocas y suelos involucrados,
• condiciones relativas al grado de exposición, tales como la cobertura vegetal, la orientación topográfica, la posición en el relieve, etc., y
• condiciones generadas por la intervención humana y de otros agentes vivos.

Es obvio que todos estos factores se interrelacionan generando una trama muy compleja que define una erodibilidad altamente variable, aun dentro de espacios relativamente reducidos, lo que se manifiesta muchas veces en paisajes diferencialmente esculpidos por la erosión.

¿Qué es la erosionabilidad?

La erosionabilidad es la resultante de las dos características antes definidas. En resumen, un área tendrá una erosionabilidad dada, en función de cuán erosivo sea cada uno de los agentes actuantes y cuánta sea la erodibilidad de los materiales sobre los cuales éstos impacten.

Como hay variabilidad en todos los aspectos mencionados, puede ocurrir que un material sea altamente erodible por agua, pero no por viento; que un espacio físico sea altamente erodible, pero los agentes actuantes no sean de alta erosividad, con lo cual la erosionabilidad es baja; y todas las restantes combinaciones posibles.

Como conclusión, es importante analizar cada situación como lo que es: un sistema complejo, y por lo tanto un caso único, cuyos resultados no pueden extrapolarse alegremente a otras situaciones.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post es de canyonland en USA.

Antes de adentrarse en el tema de hoy, deberían repasar algunos conceptos previos, de los que ya les he hablado. Y luego, recuerden que la erosión y la meteorización están íntimamente relacionadas y generalmente ocurren de manera simultánea o al menos complementaria.

Ahora comencemos con la erosión hídrica en particular.

¿Qué es la erosión hídrica?

Ya hemos definido la erosión s.s. como un desgaste de los materiales y los paisajes, resultante de la acción de diversos agentes de transporte. Cuando el agente en cuestión es el agua, en su estado líquido, se habla de erosión hídrica.

La palabra «hídrico» procede de la raíz griega «hydor», que significa agua, y el sufijo «ico» que indica «relativo a». Es decir que hídrico es «relativo al agua».

¿Qué se requiere para que ocurra la erosión hídrica?

Es necesario que el agua tenga alguna forma de movimiento para producir erosión mecánica. Pero aun estando estancada puede generar meteorización (tema ya tratado) y erosión química. En cualquier caso, ya sea como partículas o como solutos, los materiales arrancados de cuerpos mayores deben sufrir algún grado de transporte para que se hable de erosión l.s.

Por estas razones, es vital que existan o bien láminas extensas, o bien cursos definidos linealmente, de agua en movimiento.

En el primer caso, se tratará de erosión hídrica laminar, (también llamada erosión en manto o mantiforme) y en el segundo, de erosión hídrica lineal.

¿Cuándo y cómo se produce la erosión hídrica laminar?

Lo primero que deben recordar es que del total del agua precipitada en un sitio dado, sólo una parte queda disponible para el escurrimiento superficial, y es esa parte la que se convierte en agente erosivo en superficie. Cuánta es esa agua que va a escurrir, depende de numerosos factores de los que ya hemos hablado antes, y de la cual ya les dije que se reconoce como «precipitación efectiva».

Esa precipitación efectiva, forma inicialmente una película que al principio permanece sobre el terreno, pero una vez que alcanza una altura crítica en que logra vencer la resistencia opuesta por la rugosidad del suelo, comienza a correr, en primera instancia como lo que se denomina aguas salvajes, flujo laminar o no encauzado.

Estos términos describen todos, una película de un espesor del orden de los milímetros, que discurre a favor de la pendiente, y que a su paso genera la erosión hídrica laminar, no restringida a espacios definidos del paisaje.

Los mecanismos específicos de desgaste son los mismos que los que ocurren en los cursos, y de ellos hablaremos en otros posts, pero en cuanto a los resultados, son difíciles de visualizar, porque en general no se manifiestan sino como un simple adelgazamiento del terreno superficial. A la larga, sin embargo, los efectos son muy importantes, precisamente porque afectan todo el espacio.

¿Cuándo y cómo comienzan a formarse los cursos de agua?

A partir del flujo laminar, y a lo largo de su descenso por gravedad, el agua va enfrentando mínimos cambios locales.

Por ejemplo, algunas fracciones del agua pueden encontrar espacios más frágiles del terreno; o bien ante mínimos aumentos en las micropendientes que van atravesando, pueden aumentar la velocidad, y con ella su potencial de arranque de partículas.

Esto determina que las aguas que discurrían como un manto prácticamente continuo, comiencen a generar recorridos preferentes, dividiéndose en múltiples regueros que se entrecruzan entre sí. En esta situación transicional, se habla de la arroyada difusa.

Más tarde, cuando los hilillos cobran mayor volumen, las capas externas del terreno son erosionadas generando surcos, a lo largo de los cuales, el agua ya discurre con agresividad suficiente como para arrancar vegetación superficial, transportar sedimentos finos en suspensión, y finalmente dar nacimiento a los verdaderos cursos de agua.

Figura 2. Torrente

¿Qué tipos de cursos de agua existen?

En realidad, como muchas veces he señalado, existen numerosos criterios posibles, toda vez que se intenta una clasificación. En este momento estoy seleccionando un criterio temporal, es decir de acuerdo con la duración del flujo, pero en otros posts presentaré también otras posibles divisiones.

Así pues, según su duración, los cursos hídricos pueden separarse en: temporarios, permanentes y semipermanentes.

Las corrientes o cursos temporarios se forman inmediatamente luego de las precipitaciones y duran un tiempo muy limitado, que va desde unas pocas horas a unos pocos días, según cuál haya sido el balance resultante entre la precipitación, y las subsecuentes evaporación e infiltración.

Las corrientes o cursos permanentes son los que a la larga constituyen los arroyos y ríos, y son los responsables de la erosión fluvial.

Para que se formen, se requieren dos cosas: un suministro suficiente y continuado de agua precipitada- que eventualmente puede complementarse con aguas subterráneas aflorantes– y una pendiente por la que pueda fluir. En caso de faltar esta última, se forman reservorios locales como lagos, lagunas, y eventualmente pantanos o esteros, de los que ya hablaremos en otros posts.

Es interesante señalar que fue Pierre Perrault, (el hermano mayor del famoso cuentista Charles Perrault) quien en su libro «El origen de las fuentes», aparecido en 1674, por primera vez estableció, a partir de un estudio cuantitativo en la cuenca del Sena, que el agua de los ríos era de origen pluvial.

Efectivamente, pudo demostrar que la suma de las precipitaciones líquidas y sólidas en la cuenca, alcanzaba para originar todos los ríos que la componen. Esto fue novedoso y opuesto a la teoría aristotélica, según la cual, los ríos se formaban por la condensación del agua subterránea, que luego encontraba salida al exterior.

Entre las dos situaciones mencionadas, corrientes temporarias y corriente permanentes, existe una categoría intermedia, en la que las corrientes se denominan semipermanentes, lo cual indica que pueden permanecer fluyendo estacionalmente; y en ciclos húmedos, pueden conservar el agua, de un año al otro. Son sin embargo fluctuantes en esa permanencia, ya que pueden durar secos por años, o a la inversa, con caudal por varias estaciones, inclusive las secas.

Cuando estas corrientes semipermantes ocurren en zonas montañosas, pero próximas al piedemonte, se forma un elemento particular del paisaje, conocido como torrente.

¿Qué es, cómo es y cómo se forma un torrente?

Se denomina torrente a una corriente natural de agua de las zonas montañosas y con fuertes pendientes, que tiene suministro de agua irregular, y que si bien alcanza gran capacidad de erosión, tiende a fluir por los materiales comparativamente más débiles.

De esta forma de corriente se deriva el nombre torrencial, con el que se designa tanto a precipitaciones intensas; como al régimen propio de los torrentes, y que se hace extensivo a algunos ríos permanentes. El régimen torrencial implica un comportamiento muy irregular, estando casi seco durante gran parte del tiempo y estallando ocasionalmente en crecidas violentas y destructivas. Es muy común en los ríos de las regiones áridas, semiáridas y desérticas.

Las partes en que se divide un torrente son:

• Cuenca de recepción, en la que domina la erosión s.s. y en la que se recogen todas las aguas precipitadas en cada ocasión. Tiene una forma de embudo o cono invertido, con su base comprendiendo toda la cuenca de la parte superior de la ladera.
• Canal de desagüe, en el que domina el transporte de los materiales erosionados en toda la cuenca. Allí el curso se vuelve más angosto y profundo y en él la erosión más importante es en dirección vertical. Cuando no interviene otro agente además del agua, el valle formado tiene la típica forma en «V».
• Cono de deyección o abanico aluvial, donde es predominante la sedimentación de los materiales transportados por el agua durante las crecidas. El depósito se produce por pérdida de velocidad del agua al llegar a zonas planas o con menos pendiente; o bien cuando falta el agua que actúa como agente de transporte principal.

Es interesante señalar que la estructura completa afecta la forma de dos conos unidos por el vórtice, y es un verdadero laboratorio para el estudio de las dinámica fluvial, ya que en muy corto espacio se puede observar lo que en un río permanente por lo general ocurre a lo largo de cientos de km.

En la figura 1 pueden observarse las tres partes de un torrente.

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 foto que ilustra el post es del Arroyo Tigre en la Provincia de Buenos Aires y me pertenece; en cambio, el esquema de la figura 1 es de este sitio.

Este trabajo debe citarse como:

Sanabria,J.A.; Argüello,G.L.; Dasso,C.M. 2004. Erosión hídrica en el centro de la provincia de Córdoba. Caracterización general. Sinergia 2004, Primer Congreso de Geotecnia, Presas y Geología. Córdoba, 18 al 23 de octubre de 2004. Resumen  en actas y trabajo completo en CD 2005.

Estado de la erosión hídrica en la Pcia de Córdobanabria Argüello Dasso