Locos por la Geología

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Como habrán notado, en estas últimas semanas vengo hablando de los factores que condicionan la manera de evolucionar del suelo. Y les he advertido que el suelo es un sistema muy complejo, de modo que lo que les cuente será siempre un simple recorte didáctico de lo que de verdad ocurre en la naturaleza. En este caso, el relieve suele considerarse como un factor pasivo, simplemente modificando algunos procesos, pero no generándolos per se.

¿Qué se entiende por relieve?

Puede considerarse al relieve de muchas maneras, pero en una forma muy básica de definirlo, alude a la configuración física de un área geográfica, donde se señalan elevaciones, depresiones e irregularidades de la superficie del terreno considerado en su conjunto.

¿Cuáles son los niveles de percepción del relieve?

Según diversos criterios, pueden considerarse tres o cuatro escalas de observación. En mi caso, elijo 4 niveles:

• Mega-relieve: implica longitudes mayores que 10.000 km, y áreas de más de 100.000.000 km², es decir que son magnitudes globales, que afectan grandes espacios del planeta.
• Macro-relieve: abarca desde 100 a 10.000 km en cuanto a longitud, y entre 10.000 y 100.000.000 km², comprendiendo espacios continentales.
• Meso- relieve: incluye desde 1 km a 100 de longitud; y un área de entre 1 y 10.000 km². Es decir que el ámbito involucrado es regional.
• Micro-relieve: va desde 1 m hasta 1 km y no más de espacio lineal; y entre 1 m² y 1 km². Su dimensión pues, es local.

¿De qué maneras influye el mega-relieve?

Básicamente cuando hablamos de un nivel global, estaremos refiriéndonos a la distribución de áreas continentales emergidas o sumergidas, y oceánicas en todo el planeta. Este tema ya lo he explicado en otro post, que convendría que volvieran a leer, para saber cómo nos posicionamos aquí.

En cuanto a factor en la evolución del suelo, su principal función en esta escala sería simplemente definir dónde se generan verdaderos suelos en un sentido estricto y dónde no.

¿De qué maneras influye el macro-relieve?

El macrorrelieve toma en cuenta geoformas de grandes dimensiones (según señalamos más arriba), como podrían ser las cadenas montañosas, que influyen sobre continentes enteros. Por ejemplo la presencia de una cordillera como la de Los Andes, condiciona todo el clima, generando barreras para los vientos cargados de humedad procedente del Pacífico. La pendiente occidental, por ende es más húmeda que la oriental, donde suelen generarse ambientes áridos como son en nuestro país las provincias de Mendoza y San Juan.

Inversamente, las Sierras Pampeanas en la provincia de Córdoba retienen la humedad procedente del Océano Atlántico en la parte oriental de la provincia, dejando la zona occidental con un mayor déficit hídrico.

Al margen de lo que hace a la humedad, el propio viento al desplazarse, genera un efecto de desecamiento y erosión, y las formas montañosas son para ese efecto una barrera protectora tanto del desgaste eólico como de la pérdida excesiva de humedad.

Por otra parte, muy bien conocido es el efecto de la distribución de las solanas -laderas más expuestas a la insolación- y las umbrías- laderas en las que el tiempo de insolación es más breve- para el mayor o menor crecimiento de la vegetación, que es también factor condicionante de la evolución edáfica.

Por otra parte, la distribución de la temperatura en zonas con relieve muy pronunciado, es dependiente de la altura, con lo que la vegetación también se distribuye en pisos diferenciados, y tanto un efecto como el otro condicionan la historia del suelo.

¿De qué maneras influye el meso-relieve?

El mesorrelieve considera variaciones de las geoformas en unos pocos miles de metros, dentro de los cuales se definen básicamente los altos y bajos del relieve en sitios que corresponden a localidades o parajes limitados. Se refiere a la distribución de lomas, valles, y la forma, longitud, e intensidad de la pendiente entre ellos.

En otro post veremos la multiplicidad de características que definen a una pendiente, con mucho mayor detalle, pero baste hoy con decir que todos esos rasgos, son fundamentales para la distribución de los flujos de agua y en general, el drenaje en los suelos. Éste influye a su vez, tanto en la evolución de los procesos que constituyen el suelo resultante, como en la erosión que lo degrada.

¿De qué maneras influye el micro-relieve?

El microrrelieve tiene en cuenta cambios que se producen en pocos metros, que muchas veces tienen que ver con el tipo de material presente en el suelo. En sedimentos con altos contenidos de arcillas expansibles, como las smectitas (montmorrillonitas) suelen generarse relieves de tipo «gilgai», que da lugar a formas de microdepresiones y microelevaciones, que también generan algún grado de variabilidad espacial en el curso de los procesos que en esos relieves se instalen.

Sea cual sea la escala de análisis, podría generalizarse que la influencia más importante del relieve es la distribución del agua tanto superficial como subsuperficialmente, con todas las consecuencias que en la evolución edáfica implica.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hoy les presento una buena descripción de los arrecifes en mares orientales, en tres párrafos seleccionados de la novela de Joseph Conrad «Con la soga al cuello» (The end of the tether).

La novela transcurre en los mares de Oriente, en los albores del Siglo pasado, y muy en el estilo Conrad, genera una atmósfera opresiva, pero con descripciones muy váidas de los paisajes involucrados.

He aquí los párrafos que he elegido para ustedes:

…Había llevado bien el rumbo, había cubierto esa distancia hasta que, puntualmente, las islas empezaban a emerger, una por una, con sus puntas rocosas, sus montes, y la nube de pájaros emitía sus gritos estridentes y crueles; el sonido de una escena familiar, parte viva de la tierra quebrada, del mar ancho, del alto cielo limpio…

… … …

…En días así, el resplandor del mar ocultaba los peligros que había a ambos lados del pasaje. Nada se movía bajo el poder aplastante de la luz, y ls islas rocosas, opacas en el sol, se reflejaban cabeza abajo en el agua lisa, como juguetes de ébano en un espejo. Pero al primer golpe de un vendaval, el archipiélago entero se cubría con la espuma de la rompiente, como en un estallido de vapor, y el agua clara hervía en todos los canales de entrada. El mar revuelto dibujaba, en un diseño de furiosa espuma, la vasta plataforma de aquel grupo de islas: un suelo sumergido, formado por desechos de la costa cercana, que proyectaba sus espuelas filosas bien adentro del canal, y que estaba erizado de bancos de piedra que tenían casi una milla de largo…

… … …

…una ligera brisa bastaba para arrancarle al mar su máscara serena…

Espero que más allá de ciertas imprecisiones geológicas, hayan sabido disfrutar esta joyita literaria. Un abrazo y hasta el próximo lunes, con un post científico. Graciela.

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.

Hoy la elección del tema para mi post pasa por la efeméride. Efectivamente, el 29 de marzo de 1848, se recuerda un hecho curioso del que no se cuenta con registros históricos anteriores, y se trata del congelamiento completo de las cataratas del Niágara, fenómeno que duró treinta horas.

Vamos a recordar ese hecho, y usarlo de excusa para señalar algunas cosas más.

¿Dónde quedan y qué características tienen las cataratas del Niágara?

Las cataratas del Niágara – como casi siempre ocurre con las cataratas más imponentes del mundo- no están constituidas por una única caída, sino, en este caso, por al menos tres saltos mayores que detallaremos en seguida; y que se localizan sobre el río homónimo, en la región nororiental de América del Norte, entre Estados Unidos y Canadá. Se encuentran a unos 236 msnm y salvan un desnivel de  aproximadamente 64 metros.

Los saltos que mencionaba arriba son:

• La Catarata Canadiense o Horseshoe Fall, en la Provincia de Ontario.
• La Catarata Estadounidense, en el estado de Nueva York.
• La Catarata Velo de Novia, de mucho menor tamaño.

Aunque no tienen una gran altura, sí  son las más caudalosas de América del Norte, ya que reúnen toda el agua de los Grandes Lagos. Son valiosas como sitio turístico y como fuente de energía.

¿Qué significa el término Niágara?

Toda la región estaba, a la llegada de los europeos, poblada por una tribu iroquesa, cuyo nombre era ongiara, pero a la que los conquistadores franceses llamaban «los mediadores», pues fueron con ellos muy amigables y facilitadores de su relación con otras tribus.

Según las leyendas de los ongiara, en la cueva que se encontraba tras la Horseshoe Fall, vivía HE-NO, el Dios del trueno, y en el idioma originario, la palabra Niágara significa «trueno de agua». Según esa misma leyenda, el jefe de la tribu concedió la mano de su hija Lelawala a un soldado invasor; pero ella prefirió desobedecerle e irse del poblado, para entregar su alma al Dios del trueno, con quien permanece desde entonces en la catarata.

¿Cuál es el origen geológico de los saltos de agua?

Como el propósito de hoy es simplemente recordar una efeméride, habrá otro post más completo al respecto en el futuro, pero hoy baste con decir que la catarata se originó hace alreddor de 10.000 años, de resultas del avance glaciario que cambió la topografía y el drenaje por completo, dejando como resultado los grandes lagos, cursos y saltos de agua que generaron los grandiosos paisajes que incluyen a las Cataratas que nos ocupan.

¿Además del que hoy se conmemora, hubo otros episodios en que se congelaron las cataratas del Niágara?

Si bien los fenómenos geológicos dejan sus propios registros, en la historia recopilada por el hombre sólo se reconocen tres episodios en que las Cataratas se congelaron de manera completa. Esos episodios son:

• El 29 de marzo de 1848, tras una ola de frío en la que se alcanzaron valores mínimos de -35º C quedaron completamente congeladas. Para que eso ocurriera, fue necesario que primero un gran bloque de hielo la bloqueara permitiendo tan completo congelamiento.
• La segunda ocasión documentada en la historia, fue en 1902 y hay registros de ella en la Biblioteca Pública de las Cataratas del Niágara.
• El último congelamiento completo es del año 1936.

Hay también una imagen bastante famosa y conocida como «Cave of the winds in Winter Niagara Falls», que apareció en una postal de 1911, pero de la que no se sabe si fue de alguno de los dos episodios anteriores, o si también existió un fenómeno similar en ese año.

Existen otros episodios en que los saltos se congelaron, pero sólo parcialmente, como son los casos de 2007, de enero de 2014 y por fin del 23 de enero de 2019, en que tras el paso de la tormenta Harper, la temperatura descendió hasta -20°C.

¿Por qué se dice que no pueden volver a ocurrir esos congelamientos completos?

Como puede observarse, después de 1936 no volvieron a congelarse por completo, lo que en buena medida podría deberse a algún ligero cambio del microclima, inducido por la creación de la planta generadora de la Autoridad de Energía de Nueva York. Aunque esta aseveración no pasa de ser especulativa.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

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

Como un avance más, aplicable tanto a la dinámica fluvial, como a la eólica, y a cálculos de laboratorio, hoy veremos la ley de Stokes y su derivación hacia un caso particular: el de las partículas pequeñas que sedimentan en un fluido.  Pero vayamos por partes.

¿A quién debe su nombre la ley de Stokes?

A Sir George Gabriel Stokes, primer Baronet del Reino Unido, un matemático y físico irlandés que realizó contribuciones importantes a la dinámica de fluidos, y a quien se considera como uno de los tres más importantes estudiosos de las ciencias naturales de su época, junto a James Clerk Maxwell y Lord Kelvin.

Fueron ellos tres los que inauguraron la fama de la escuela físico matemática de Cambridge a mediados del siglo XIX.

¿Qué conocemos de Sir Stokes, su vida y su trabajo?

Nació en Skreen, condado de Sligo, Irlanda, el 13 de agosto de 1819, y falleció en Cambridge, Inglaterra, el 1º de febrero de 1903. Sus primeros estudios fueron en Skreen, Dublín y Bristol, pero se graduó en 1841 en Pembroke College, de la Universidad de Cambridge, habiendo obtenido tan altos honores como el título de Senior Wrangler y el Premio Smith.

En seguida fue contratado como profesor, pero en 1857 renunció a su cátedra por haberse casado, lo cual no estaba permitido en los estatutos de su Facultad. Debió esperar doce años hasta la modificación de esos estatutos para retomar la docencia que ejerció en esa Universidad hasta su muerte.

Entre 1885 y 1890 fue presidente de la Royal Society, y a lo largo de su carrera produjo más de un centenar de publicaciones.

Merece destacarse el hecho de que siempre reunía el análisis teórico matemático y la comprobación experimental, lo que dio una gran solidez a sus múltiples contribuciones a la ciencia.

Algunos de los temas que abordó fueron: el movimiento uniforme de fluidos incompresibles, la fricción de fluidos en movimiento, el equilibrio y movimiento de sólidos elásticos y numerosos tópicos de la teoría del sonido. Muchos de sus trabajos impulsaron el conocimiento de la hidrodinámica y fenómenos asociados a ella.

Entre los numerosos honores que se le dispensaron, cabe mencionar que la unidad de medida de la viscosidad cinemática en el Sistema Cegesimal lleva su nombre; como también lo lleva la ley que hoy nos ocupa, un teorema de geometría diferencial, las ecuaciones de Navier-Stokes, de dinámica de fluidos, y los parámetros usados para cuantificar la polarización de las ondas electromagnéticas. Todo eso solamente en el campo de la Ciencia Física, pero también en Astronomía, llevan su nombre un cráter lunar y uno marciano, y el asteroide 30566.

Como si eso no bastara para engrandecer su figura, recibio otras distinciones, como la Medalla Rumford de la Royal Society, la Medalla Copley y el título de Baronet, para citar unos pocos ejemplos. En 1891 publicó sus conferencias Gifford en un volumen titulado Teología Natural.

¿Cuál es la formulación original de la ley de Stokes?

En su formulación original, la ley de Stokes se refiere a una fuerza de fricción, aunque luego veremos que también se conoce con ese nombre a una derivación posterior con la que se miden velocidades de caída de partículas en el seno de un fluido.

Pero no nos apresuremos, inicialmente la ley de Stokes cuantifica la fricción que experimentan objetos esfáricos pequeños que se mueven a baja velocidad dentro de un fluido viscoso en régimen laminar.

La expresión matemática es:

Fr= 6πµvr

donde r es el radio de la esfera, v su velocidad y µ es la viscosidad del fluido. Aclaremos que la viscosidad de un fluido es la medida de su resistencia a las deformaciones graduales debidas a las tensiones cortantes o de tracción. Obviamente 6 pi es constante.

¿Cómo se aplica a la sedimentación de partículas muy finas en un fluido?

Una consecuencia de esa formulación fue obtener la velocidad de caída vertical- sólo debida a su propio peso- de una partícula muy fina en el interior de un fluido. Ese fluido puede ser en la naturaleza, un curso de agua, o el propio viento. Dicha velocidad se expresa en la siguiente formulación matemática:

donde:

V es la velocidad de caída de las partículas;

g es la aceleración de la gravedad;

dp es la densidad de la partícula;

df  es la densidad del fluido;
µ es la viscosidad del fluido; y
r es el radio equivalente de la partícula.

Aclaremos que esa velocidad se mide para ciertos supuestos:

• La partícula debe ser esférica. Pero como en la naturaleza la esfera perfecta difícilmente existe, se habla de un radio equivalente, que es aquél que corresponde a la esfera teórica o ideal, en la que mejor se inscribe la partícula real de que se trate.
• La temperatura del fluido debe ser constante, de modo que se mantenga también invariable su viscosidad, ya que de ella depende.
• No debe haber otras fuerzas intervinientes que pueden cambiar el flujo de laminar a turbulento.

¿Qué aplicaciones prácticas tiene esta ley?

Muchas. Para empezar explica claramente por qué partículas muy finas, cuya velocidad de caída es muy baja pueden permanecer en suspensión por largos intervalos, ya sea en la atmósfera, donde los vientos pueden llevarlas a cientos o aun miles de kilómetros de distancia de su fuente de origen; o en los cursos de agua.

Estos datos son importantes a la hora de calcular las plumas de contaminación de las que hablaremos en algún otro post.

Pero además, el cálculo de la velocidad de caída es la base de las metodologías por sedimentación y por densimetría que se usan para calcular la granulometría de la fracción fina de materiales sedimentarios y suelos. Esto se los he explicado en un apunte que puede ver en este post.

También contribuye a entender la gradación de los materiales en columnas sedimentarias, y a reconstruir sistemas de paleocorrientes e interpretar paisajes y relieves, pero eso es tema para otros posts.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La imagen que ilustra el post tiene el correspondiente crédito al pie.