Locos por la Geología

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A lo largo del tiempo, he venido subiendo numerosos posts relacionados con la dinámica fluvial, que les convendría ir a revisar. En ellos ya he explicado los conceptos de: flujos laminar y turbulento, partes de los ríos, cuencas hidrográficas, diseños de drenaje, mecanismos de carga, transporte, desgaste y depositación.

Hablamos también ya de los factores que inciden en la velocidad de una corriente, tema que importa conocer para predecir y prevenir crecientes, inundaciones, etcétera, y que por supuesto son de gran interés a la hora de realizar Evaluaciones de Impacto Ambiental.

Comencemos por reconocer que todo cuanto mencionamos está inmerso en un sistema, por lo que les conviene repasar ese concepto también, por lo cual les dejo el link correspondiente.

¿Qué se entiende por nivel de base en un sistema fluvial?

Se trata de un concepto acuñado en 1875 por John Wesley Powell, el primer geólogo que exploró el Gran Cañón, tema que amerita un post para más adelante, dicho sea de paso.

Se conoce como nivel de base, a aquel plano horizontal teórico que impone el límite final a la acción erosiva de una corriente fluvial y por ende a todos sus afluentes.

Es entonces, el nivel por debajo del cual cesa la acción fluvial, y que de manera generalizada no es otro que el nivel del mar.

Sin embargo, existen tambié niveles de base locales, que se producen allí donde se pierde la pendiente, que ya dijimos en otro post. es el requisito para que una corriente pueda fluir. Los niveles de base locales pueden ser naturales o artificiales. Del primer tipo son principalmente los lagos, pantanos y bañados; y del segundo, son los diques y represas, todos los cuales determinan la cota más baja que alcanza el río en la zona en cuestión.

Un caso particular de nivel de base local, que en la larga evolución del paisaje es de corta duración, puede estar constituido por un estrato resistente que embalsa la corriente mientras ella no pueda erosionarla.

¿Se trata de un elemento estable o permanente?

Todo nivel de base ya se trate del global, que es el mar, o de los locales, es tan dinámico como lo es todo el sistema terrestre. Los niveles de base locales varían a lo largo de la evolución del paisaje, o también por eventos tectónicos que se producen a veces muy rápidamente.

Además de los mencionados, es obvio que eventos que modifican la extensión de los espejos de agua, llevan el nivel de base a lugares diferentes. En otras palabras, si crece un lago – usemos este ejemplo para visualizarlo mejor- el río que desagua en él, alcanzará sus riberas antes, y allí será su nuevo nivel de base, a veces muchos metros por arriba de su anterior posición.

Cuando del mar se trata, los cambios en su nivel se conocen como ingresiones o transgresiones cuando avanzan hacia adentro de la costa; y regresiones cuando implican una retirada de las aguas. Son cambios habituales a lo largo de la historia geológica y geomorfológica, y se conocen como movimientos eustáticos.

¿A qué procesos se deben los cambios eustáticos?

¿Qué se entiende por perfil de equilibrio de un curso fluvial?

El perfil de equilibrio, no es otra cosa que un modelo teórico en el que el río alcanza un estado de equilibrio entre la erosión y la depositación que le permite la configuración del terreno en el que se encuentra. Según ese modelo matemático ideal, el balance entre la pendiente y el caudal disponible, determinarían que no exista ni erosión ni depositación. Teóricamente, los ríos se irían aproximando a su perfil de equilibrio a lo largo del tiempo,

¿Cómo evoluciona el perfil de equilibrio?

Hemos dicho ya que el comportamiento del sistema es muy dinámico, de modo que el más mínimo de sus cambios, cambiará la actividad y configuración del río. Es por esta razón que el perfil de equilibrio sólo existe en la teoría, pero nunca se alcanza en la realidad.

Cualquier cambio, ya sea en el nivel de base, o en las condiciones del río, así sea algo tan habitual como un aumento o disminución del caudal por precipitaciones, evaporación, infiltración, extracción, o la combinación de todos esos fenómenos, provocará el reajuste correspondiente en el balance entre erosión y sedimentación del río.

Si en un punto dado aumenta la erosión, en algún momento la carga resultará excesiva y será depositada en otro lugar. El requisito de que no se produzca ni erosión ni sedimentación deja de cumplirse, y el perfil de equilibrio no se alcanza nunca.

En posts próximos usaremos estos conceptos, sobre todo el de nivel de base y sus cambios, para explicar la evolución de los paisajes en los sistemas fluviales. Por eso les pido que le presten la debida atención.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post es de Tigre en Buenos Aires, Argentina.

Cuando se habla de algo tan mutable y dinámico como es un paisaje natural, hay términos de indudable utilidad, más allá de que no sean ya novedosos.

Entre ellos, hay dos palabras que vale la pena conocer, y ellas son biostasia y rexistasia, que describen muy bien diferentes situaciones en la historia de la evolución de un relieve.

¿Qué significa biostasia?

A lo largo de la evolución de un paisaje, la situación en que dominan los procesos biológicos y químicos por sobre los mecánicos, se conoce como biostasia, de bios= vida y stasis= equilibrio.

Puede definirse también como la condición ambiental en la que se favorece la proliferación vegetal. En este estado de la topografía, el clima y el relieve, hay fuerte meteorización y débil erosión; poco transporte de materiales fuera del lugar, y dominante sedimentación clástica de grano fino, y de todos los tamaños de partículas de origen orgánico.

Más aún que la simple meteorización química, se instalan con fuerza los procesos pedogenéticos, por lo cual se dice que la situación es de pedogénesis.

¿Qué es la pedogénesis?

Pedogénesis es el conjunto de procesos que dan origen al suelo, y definen su posterior evolución. Cuando domina la pedogénesis, está implícita una calma geológica, sin cambios en el nivel de base; y consecuentemene, hay un relativo «descanso» en lo que hace a los procesos que modelan el relieve.

¿Qué es la rexistasia?

La palabra rexistasia procede del latín, en el que rhexein significa romper, y se refiere al intervalo de tiempo en el cual la vegetación se encuentra desfavorecida por las condiciones climáticas, o bien resulta empobrecida o eliminada por otras causas, tales como incendios, naturales o no, cubiertas de cenizas volcánicas, etc.

En ausencia de la vegetación, se vuelven dominantes los procesos erosivos, y se habla de una situación general de morfogénesis, en la que la meteorización física es más intensa que la química, y los materiales resultantes son transportados por los agentes erosivos como agua, viento, etc.

¿Qué es la morfogénesis?

Como ya venimos adelantando en el punto anterior, durante los intervalos de rexistasia, el proceso dominante es la morfogénesis, es decir, el labrado de las formas del relieve por los agentes que lo erosionan.

Esto se debe a que al faltar la cubierta vegetal, el suelo queda desprotegido del ataque pluvial y eólico, y también a que cambia el balance del ciclo hidrológico, aumentando el volumen de agua que escurre, por haber disminuido las fracciones evapotranspiradas. Cuando la morfogénesis avanza, también disminuye la fracción infiltrada, porque se pierde el suelo y se expone la roca desnuda, mucho menos porosa y permeable.

¿Cómo se alternan ambas situaciones?

La combinación secuencial de ambas situaciones se expresa en la teoría de la biorexistasia, creada por el edafólogo francés Henri Erhart.

Dicha teoría se manifesta a través del más puro sentido común. En efecto, una vez instalada cada una de las etapas, ellas comienzan a trabajar a favor de la otra, que habrá de sucederla en algún momento más o menos alejado en el tiempo.

Efectivamente, si comenzamos el análisis durante el tiempo inicial de la rexistasia, obviamente los agentes erosivos se enfrentarán al suelo preexistente que acaba de perder su protección vegetal. En esa primera instancia, los procesos son comparativamente rápidos ya que el suelo es material desagregado de fácil transporte.

No obstante, al continuar el proceso, a medida que desaparece el suelo y aparece la roca subyacente, más compacta, la erosión se desacelera, facilitando una mayor meteorización, y eventualmente, la nueva generación de un suelo adecuado a las condiciones climáticas imperantes en esa nueva instancia.

Pero cuando el paisaje nuevamente alcanza su biostasia, basta un cambio climático hacia la aridez, un incendio, un anegamiento más o menos prolongado, la depositación de cenizas volcánicas o sedimentos finos, o – lamentablemente algo muy común- la deforestación antrópica, para que la cubierta desaparezca, y el equilibrio vuelva a correrse hacia un nuevo periodo de rexistasia.

En otras palabras, cada etapa se mueve hacia su propio final desde el momento mismo en qne se inicia, del mismo modo que todos al nacer caminamos hacia la muerte, sea ésta próxima o distante en el tiempo, pero siempre inevitable.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

P.S.: La foto que ilustra el post es del Cañón del Colorado (Grand Canyon) en Estados Unidos, un paisaje típicamente en rexistasia.

El lunes pasado subí la primera parte de este tema, y por ende deberían comenzar por leer ese post antes de internarse en éste.

En ese momento respondí a las siguientes preguntas:

¿Cuáles son las herramientas de que se vale un río para modelar su curso?

¿Qué etapas comprende la erosión hídrica en sentido amplio?

A partir de esos puntos, hoy seguiremos con las preguntas que faltaban.

¿Cómo y de dónde obtiene el río su carga?

Puede decirse que hay básicamente dos alternativas: por un lado, existe una carga pasiva, en la que otros agentes o fenómenos, descargan material sólido o líquido en la corriente; y por otro lado, hay también una carga que resulta de la misma actividad del agua corriente.

Así pues, serían cargas pasivas las siguientes:

• Materiales resultantes de meteorización en las laderas: En estos casos, los materiales previamente desagregados por la meteorización pueden caer a los ríos por su propio peso, desplazándose por rodamiento ribera abajo, o pueden ser arrastrados por las lluvias que lavan las márgenes, por el viento, por animales, etc.
• Acción directa de la gravedad: esto se refiere a fenómenos de remoción en masa, que pueden proveer masivamente materiales desde los interfluvios,
• Material aportado por el viento: puede proceder de grandes distancias, cuando se trata de partículas muy finas que pueden permanecer en suspensión por mucho tiempo, y moverse hasta espacios muy lejanos a su fuente de origen. Los materiales más gruesos suelen proceder de las propias laderas. A veces, se trata de productos de contaminación atmosférica, en áreas fabriles o de mucho tránsito. En el río la descarga ocurre por floculación de las partículas, cuyo peso entonces llega a superar la resistencia del aire, o bien por ser lavadas por las precipitaciones.
• Material volcánico: si bien ese tipo de partículas pueden proceder de zonas alejadas, y ser llevadas por el viento hasta el río, entrando en ese caso en el apartado anterior, también puede suceder que las propias erupciones arrojen materiales a los ríos más próximos.
• Material en solución: aportado por aerosoles eólicos, o por meteorización química en las laderas
• Aportes varios: todos los efluentes que se arrojen directamente a los ríos, las cargas biológicas, como semillas o polen, deyecciones de animales que cruzan la corriente, el hielo glaciario que alimenta ríos, y que aporta gran cantidad de sedimentos, etc., todos generan carga para el transporte fluvial.

Finalmente, los materiales, ya sea en estado sólido o solubilizado, que constituyen la carga activamente adquirida por el propio río, son todos aquéllos que el agua disgrega o disuelve en las laderas a través de los mecanismos que mencionamos la semana pasada.

¿Cómo transporta el río sus materiales?

El material que llega al río es transportado en uno de tres niveles: como carga de fondo, carga de corriente y carga superficial, en cada uno de los casos lo hace de las siguientes maneras:

Como carga de fondo, los mecanismos de transporte- que por supuesto ocurren simultáneamente y complementándose unos a otros- son:

• Arrastre, empuje y saltación de piezas angulares: se conoce también como tracción y saltación y se refiere al proceso por el cual los fragmentos en tránsito se mueven sobre el fondo, o a muy pocos centímetros de él, y se van movilizando a favor de la pendiente, según una dinámica en que cada cuerpo es levantado por el impacto de la caída de otro sobre él. Los desplazamientos individuales se miden en pocos centímetros, pero son repetitivos y aditivos, con lo que hay un claro avance del conjunto de la carga de fondo.
• Rodamiento: cuando el desgaste por atrición va eliminando las aristas de los materiales transportados, éstos comienzan a rodar pendiente abajo, directamente sobre el lecho. Es propio de fragmentos esféricos y subesféricos, y su resultado típico es el canto rodado.

La carga principal, que afecta a todo el cuerpo del río, se mueve por:

• Suspensión: es el desplazamiento propio de los materiales finos y livianos, que ocurre aun cuando el río ha perdido casi toda su capacidad de carga, porque responde a la ley de Stokes que veremos en otro post. Se trata de material diseminado en todos los niveles de la corriente.
• Solución: es el método de transporte adecuado para los materiales solubles, y su movilización sigue, hasta que ocurra una reacción química que genere nuevos materiales, esta vez insolubles, o bien una floculación que responda a la ley de Stockes. También cambios físicos (temperatura, saturación, etc) pueden definir la depositación.

La carga superficial, que deja su porción superior expuesta al aire, se moviliza por:

• Flotación: mecanismo propio de materiales muy livianos y de amplia superficie que les da sustentación. Se da con hojas, troncos, partículas laminares como algunas micas, etc.

¿Cómo y cuándo deposita el río parte de su carga?

Tal vez debería hablarles de la velocidad de las corrientes antes de mencionar este punto, pero les prometo hacerlo en otro post para que éste no se haga eterno. Y digo esto, porque las dos causas principales por las cuales se deposita el material que es arrastrado por una corriente son: disminución de la velocidad y disminución del volumen de agua.

Ahora veamos por qué hay pérdida de velocidad de una corriente:

• Por cambios topográficos que disminuyen la pendiente del terreno.
• Por disminución del caudal de agua.
• Por cambios en la configuración del valle que generen más rozamiento, como es el caso de salir de un trecho encajonado hacia un amplio cauce donde aumenta en gran medida la fricción de fondo.
• Por obstrucciones, como rocas más duras que sobresalen de las paredes del valle.
• Por congelamiento del agua.
• Por desembocar en masas de aguas mayores y más tranquilas.

Las causas de disminución del volumen de agua corriente son:

• Cambios estacionales y fluctuaciones climáticas.
• Infltraciones en terrenos permeables.
• Evaporación.
• Extracción para diversos usos.

Ojalá les sirva esta información.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Hoy los invito a continuar temas que ya hemos comenzado a conocer, todos relacionados con el labrado del paisaje resultante de la acción de los ríos, o más generalizadamente del agua corriente encauzada. Lo que conocemos como dinámica fluvial.

Hemos visto ya temas como: cuencas, diseños de drenaje, torrentes y nacimiento de los ríos,  tipos de flujos (laminar y turbulento), y el perfil transversal, con las partes que conforman un río.

Les recomiendo leer los correspondientes posts antes de internarse en éste, que en realidad he de dividir en dos partes por su extensión. Hoy les entrego la primera, y el próximo lunes, la segunda.

Los temas de este post estarán referidos a los mecanismos de desgaste de que se vale un río para elaborar su cauce, y los modos de carga, transporte y depositación de materiales.

¿Cuáles son las herramientas de que se vale un río para modelar su curso?

En este caso, a lo que hacemos alusión es a la capacidad que tiene el agua de desgastar los materiales por sobre y entre los cuales corre.

Salvo en las grandes inundaciones, donde la competencia de la corriente es tal, que puede llegar a arrancar árboles o volúmenes importantes de sedimentos poco consolidados, la acción del agua corriente comienza en el arranque preferentemente partícula a partícula, y para ello, no es real que deba necesariamente contar con otras partículas que accionen como «limas». En efecto, aun el agua sin carga tiene capacidad de arranque y desgaste, como veremos en seguida.

Enumeremos los mecanismos de desgaste, entonces:

• Acción hidráulica. Es la que ejerce el agua sin otra herramienta que su propio peso, y la presión resultante de la velocidad de su movimiento y su caudal. En este caso su efecto es más notable en materiales ya desagregados, que son levantados por la corriente, y puestos por ende en movimiento. Un ejemplo muy claro de este tipo de acción es el hidrolavado de monumentos y edificios, donde simplemente se dirigen chorros de agua a presión para desalojar las partículas que contaminan y ensucian los muros, estatuas, etc.
• Corrasión. Es el desgaste mecánico del lecho y las márgenes del curso, por la fricción ejercida por las partículas que carga el agua. Cuanto mayor es el tamaño de los materiales transportados, mayor es su impacto sobre el terreno por el que fluye la corriente, y más rápido el desgaste físico.
• Corrosión. Que no debe confundirse con el mecanismo mencionado más arriba, puesto que se trata de una acción disolvente del agua, sobre los componentes solubles de los minerales y rocas por los que transcurre. En este caso se genera un transporte en solución.
• Atrición. Es el desgaste de los materiales que se encuentran en tránsito, debido a su propia interacción. Es decir que unos impactan y rozan a otros gastándolos y gastándose a su vez. Es un mecanismo importante pero no único en el redondeamiento de los materiales arrastrados.

¿Qué etapas comprende la erosión hídrica en sentido amplio?

Una vez más repito algo que dije muchas veces: en su sentido más amplio, la erosión implica todo el ciclo de rebajamiento del paisaje, mientras que la erosión en sentido estricto, o propiamente dicha sólo incluye el mecanismo de arranque de material.

Las etapas de la erosión l.s. (latu senso, o en sentido amplio) son tres:

1. Arranque y carga de material, o erosión s.s., (stricto senso) o propiamente dicha.
2. Transporte del material en la corriente.
3. Depositación del material o sedimentación.

Hasta aquí la parte 1 del post. La semana que viene responderé a las siguientes preguntas:

¿Cómo y de dónde obtiene el río su carga?

¿Cómo transporta el río sus materiales?

¿Cómo y cuándo deposita el río parte de su carga?

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.

Como este post es continuación del de la semana anterior, en caso de que no lo hayan hecho ya, les recomiendo ir a leer la primera parte, antes de internarse en ésta de hoy.

La semana pasada contesté las siguientes preguntas:

¿Qué aclaraciones necesitamos antes de leer este post?

¿Cuál es el marco geológico general?

¿Cuándo comenzó a formarse este espectacular paisaje?

¿Qué etapas comprende la formación del Grand Canyon?

Una vez que hayan leído las respuestas a las anteriores preguntas, pueden internarse en este post, y leer los temas siguientes.

¿Qué se entiende por rift?

Un rift (término que tanto en inglés como en alemán significa «grieta») es una fosa tectónica, o en otras palabras, una depresión de origen estructural, de forma elongada, que se genera en los lugares donde las placas litosféricas se alejan entre sí, lo que genera tensiones, y -en los períodos de mayor actividad- sismos y fenómenos volcánicos recurrentes.

Si bien los rifts más conocidos y de mayor extensión son los correspondientes a las dorsales centro-oceánicas, existen también en áreas continentales donde estarían preparando la apertura de un futuro océano, como es el caso del Gran Valle del Rift, en África Oriental.

En tiempos pasados, existieron también rifts activos que produjeron adelgazamientos corticales a lo largo de los cuales se estructuran rasgos salientes de la topografía. Un ejemplo de esto es el Rift de Río Grande, que nos ocupa precisamente ahora.

El Rift de Río Grande es una fosa alargada con rumbo septentrional, que separa la Meseta de Colorado del cratón de Norteamérica, situado más al este. Se extiende desde la zona central de Colorado al norte, hasta el estado de Chihuahua, en México, al sur. Este rift representa la manifestación más oriental de los fenómenos extensionales que han tenido lugar en la placa Norteamericana durante los últimos 35 millones de años.

Ahora veremos qué sucedió con el sistema de drenaje que excavó el Gran Cañón en las etapas anteriores, posteriores y sincrónicas con el desarrollo del rift.

¿Qué eventos ocurrieron durante la etapa pre-rift?

Con anterioridad a la formación del rift, las áreas del sur y sur-oeste de la meseta constituían altos topográficos y estructurales, probablemente de resultas de los levantamientos orogénicos que comenzaron hacia el final de la era Mesozoica y se continuaron en el período Terciario de la era Cenozoica.

Consecuentemente, el sistema de drenaje muestra ríos como el Little Colorado, y arroyos como Cataract Creek y Kanab Creek, claramente controlados tanto estructural como topográficamente, que fluyen hacia el norte, pero que resultan anteriores a la instalación del Colorado, responsable del Gran Cañón.

El diseño de drenaje resultante es enrejado, con tributarios cortos, de pendiente abrupta, e inmaduros.

Sucesivos cambios y fluctuaciones del clima fueron generando de manera incipiente, los distintos niveles aterrazados, controlados básicamente por la litología.

¿Qué eventos ocurrieron durante la etapa del rift?

Los fenómenos de instalación del Rift de Río Grande ocurrieron esencialmente en la mitad del Mioceno, y si bien fueron mucho más intensos en la provincia geológica Basin and Range, también afectaron a la Meseta de Colorado, manifestándose en ligeros desplazamientos normales, a lo largo de fracturas preexistentes.

El efecto más notable fue el hundimiento de las zonas antes elevadas, al sudoeste de la meseta, con lo cual se interrumpió el drenaje antiguo, y se instaló una nueva red con diferente dirección de escurrimiento.

A lo largo de estos cambios, cuando se iba modificando el diseño de drenaje, se formaron lagunas temporarias, que dejaron un registro de sedimentos límnicos en la columna estratigráfica resultante.

La red a lo largo de la etapa de rifting tiene desagües dominantes hacia el oeste, a través de pequeños arroyos de cursos con pendiente elevada.

Como ocurre en los episodios de rifting, hubo también efusiones de lavas que interrumpieron y modificaron una y otra vez la red, que permaneció así en estado inmaduro. Se trataba de antiguos tributarios de un Río Colorado ancestral, situado al norte o noroeste del actual curso, que parece haberse instalado después, hace alrededor de 6 millones de años.

¿Qué eventos ocurrieron durante la etapa post-rift?

Todos los indicios apuntan a que la transición desde el antiguo drenaje interior hasta el presente con salida al mar, es decir el pasaje de una cuenca endorreica a una exorreica, comenzó a instalarse en la frontera entre el Mioceno y el Plioceno (Terciario tardío o Neógeno, según los autores). Este cambio sólo fue posible luego de la apertura del golfo de California.

Una vez instalado el nuevo curso del Río Colorado, su propio desarrollo erosivo le permitió capturar aguas arriba las aguas del Colorado antiguo, dejando como remanentes los intrincados diseños de cañones que se cortan unos a otros, y que no en todos los casos son ocupados por cursos permanentes.

La rápida incisión de los cursos fluviales fue posible porque durante largos intervalos hubo pulsos de levantamiento regional, que al aumentar la pendiente aumentaron notablemente la erosividad del agua.

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Un abrazo y hasta el miércoles. Graciela.