GEOTECNIA I Guías de Trabajos de Campo Laboratorio Area Geotecnia http://www.fotomap-geo.com/geotecnia Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales UNIVERSIDAD NACIONAL DE CORDOBA Aula AGEO, 2010. Los procesos externos. Guías de Trabajo de Campo. Cátedra de Geotecnia I, Guías Didácticas de Gabinete. Laboratorio Area Geotecnia (GeoLab), Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. Universidad Nacional de Córdoba. Córdoba, Argentina Serie I N o 4 GEOMORFOLOGIA (1) El paisaje Analizar el origen de los materiales que forman las rocas sedimentarias conlleva a detenerse en los procesos de erosión. Fundamentalmente, puede hacerse referencia a la destrucción química y física de las rocas para dar origen a partículas que, de diferentes formas, son transportadas más o menos lejos para acumularse en las cuencas sedimentarias. Pero que le ocurre al resto del material que, mientras el proceso de erosión evoluciona con mayor o menor rapidez, permanece en su sitio? Las rocas de la superficie terrestre, bajo la acción de los agentes erosivos, toman formas características. Éstas son consecuencia, en parte, de la composición misma de la roca, y también, de diversas incidencias provocadas por los agentes erosivos (meteorológicos, hídricos y biológicos) responsables del proceso de destrucción del material geológico. Al aspecto general de una región, determinado por el conjunto de geoformas (relieve tallado o construido sobre el sustrato rocoso), se le conoce como paisaje en sentido geomorfológico. El paisaje incluye también formas que no son resultado de la erosión sino de la acumulación de sedimentos sobre los relieves emergidos de las áreas continentales. El paisaje, en un sentido menos restringido, incluye también el aspecto de la cubierta vegetal e, inevitablemente, la presencia de obras antrópicas cuando ellas existen. Agentes modeladores del paisaje Cuáles son las herramientas de que se vale la naturaleza para esculpir el paisaje? Son varias. La acción, no siempre violenta pero constante, de: los agentes atmosféricos (viento, lluvia) los cursos de agua, sean pequeños arroyos o caudalosos gigantes las olas el hielo 1 Aula GEA, 2010. Los procesos externos. Asistencia para la Enseñanza de las Geociencias. Disponible en Internet en: http://157.92.29.203/aula-gea/procesos.html
los ácidos de origen orgánico la actividad de los seres vivos Todas estas acciones se encargan de quitar material de un sitio, transportarlo y acumularlo en otras partes, es decir, de modificar constantemente el aspecto del paisaje. Las fuentes de energía que alimentan todos estos procesos, más allá de las posibles transformaciones, son sólo dos: la energía térmica y la energía gravitatoria. La energía térmica que proviene del sol sufre variaciones diarias, estacionales y climáticas. Estas variaciones producen cambios de temperatura que mueven masas de aire, agua y hielo. La siempre presente energía gravitatoria, impone una direccionalidad preferencial a todos los procesos. Por ejemplo, si una partícula deja de ser transportada por un agente de transporte (por algún motivo a este agente le resulta imposible movilizarla), es obligada por la fuerza de gravedad a ocupar una posición estable sobre la superficie terrestre. Sin embargo, a pesar de que los agentes erosivos actúan desde hace tanto tiempo, no han logrado aún reducir la superficie terrestre a una dilatada llanura. La razón de ello radica en la existencia de las fuerzas internas, que se oponen al proceso erosivo creando continuamente nuevos relieves (procesos internos). Paisajes eólicos El viento, posee la energía suficiente para incorporar a su flujo algunas partículas sueltas que encuentra en su recorrido y así trasladarlas. Si son pequeñas pueden permanecer en suspensión durante mucho tiempo y ser trasportadas por larguísimas distancias, esto ocurre con las nubes de polvo que se levantan en las zonas desérticas. Las partículas más grandes, como los granos de arena, sólo excepcionalmente pueden ser transportadas por distancias largas. El simún, viento infaltable en toda aventura protagonizada en el desierto, puede cambiar completamente la configuración de un área, removiendo arena de un sitio y transportándola por decenas de kilómetros. En los lugares donde este viento deposita la arena puede sepultar completamente, bajo varios metros de arena, todo lo que había allí previamente. En condiciones normales, sin embargo, las partículas de tamaño arena, sólo pueden ser elevadas del suelo por las ráfagas más intensas de una tormenta normal. Los granos, o bien ruedan sobre el suelo, empujados por el viento, o a lo sumo se desplazan a pequeños saltos. El viento no sólo remueve las partículas del suelo, sino que también "arranca" todas aquellas que se acumulan en las grietas de las rocas como producto de la acción de otros factores erosivos. De este modo, el viento
limpia la superficie y deja partes frescas expuestas a la continuidad del proceso destructivo. Se denomina acción abrasiva del viento al efecto de las partículas que este transporta en suspensión sobre las superficies de roca y que son desgastadas por el golpeteo. Las dunas son formas constructivas producidas por el viento, que transporta lentamente la arena elevándola por el flanco de barlovento, mientras la gravedad se encarga de redistribuirla por la pendiente de sotavento. Paisajes volcánicos La emisión de lava o piroclastos desde los cráteres de los volcanes produce formas de acumulación características de las áreas volcánicas. Magníficos paisajes volcánicos pueden observarse en nuestro país en el sur de Mendoza, en el área denominada Payenia, también en la Puna, dónde los volcanes elevan sus conos por encima de los 5.000 y 6.000 metros. En la Patagonia, las mesetas formadas por las coladas basálticas dan origen a las famosas "bardas" que aparecen como fuertes resaltos de la superficie. Algunas veces, al vaciarse la cámara magmática (cavidad en la que se aloja el magma en el interior terrestre. El magma es la solución de muchos componentes en cuya composición predominan los silicatos. Contiene principalmente Silicio, Oxígeno, Aluminio, Sodio, Potasio, Magnesio, Hierro y Calcio. El magma contiene también componentes volátiles como dióxido de carbono, agua, cloro, entre otros) de la cual provenía el material que fue expulsado al exterior, ésta colapsa, es decir, el terreno por encima de ella cede y se derrumba dentro de la cámara. Esto produce enormes formas deprimidas de contorno circular que pueden ser claramente percibidas en las imágenes tomadas por los satélites. Paisajes glaciales La nieve que se acumula en la cima de las montañas o en las extensas superficies de las regiones polares, va compactándose por efecto de su propio peso y se convierte en hielo. Este hielo, bajo la influencia de la fuerza de gravedad, va deslizándose lentamente ladera abajo. En este desplazamiento, incorpora mucho material que cae sobre él desde la falda de las montañas y arranca material del fondo sobre el que se encuentra llevándolo consigo. La acumulación de material suelto, de composición y tamaño muy variados, que podemos ver sobre la superficie del hielo recibe el nombre de morena. La morena lateral ocupa los costados del glaciar. Cuando se produce la convergencia de dos glaciares en un mismo valle y, dos de sus costados quedan adosados por la coalición de dos morenas laterales, forma una morena central.
Cuando, por efecto del ascenso de temperatura asociado al cambio de altura, la lengua glaciaria se derrite, el glaciar abandona todo el material que traía en su superficie o en su masa y forma las denominadas morenas terminales o frontales. En muchas ocasiones, y como resultado de cambios climáticos importantes, al retroceder los frentes de los glaciares, las morenas forman diques que embalsan el agua del deshielo dando origen a los más hermosos lagos de los paisajes alpinos y andinos. Los valles excavados por los glaciares toman formas características, diferentes de los valles excavados por la acción de los ríos. Al ser observados en sección transversal parecen enormes U labradas en la roca. El sedimento que compone las morenas, está compuesto por materiales de todos los tamaños y composiciones ("muestras" de todas las rocas que ha atravesado el glaciar) recibe el nombre de till. Una tillita es una roca formada a partir de este sedimento. Las tillitas son importantes en el registro geológico pues indican las épocas y lugares en que se produjeron glaciaciones en el pasado. En nuestro país, las tillitas que forman algunos niveles de rocas en las Sierras Australes de la Provincia de Buenos Aires, son indicativas de que durante el Paleozoico Superior, hace unos 300 millones de años, toda esa área estaba cubierta por hielo. Las rocas que quedan atrapadas en el hielo se desplazan sobre otras rocas (por efecto del rozamiento) labrando estrías. Estas estrías reciben el nombre de estrías glaciarias. Pueden estar grabadas sobre fragmentos sueltos (clastos estriados) pero también sobre el fondo rocoso (suelos estriados). Una forma característica de los fragmentos desgastados en el transporte glaciar es el desarrollo de caras planas en los mismos. Estos fragmentos reciben el nombre de clastos facetados y típicamente presentan caras de cinco lados. Paisajes fluviales Los ríos son muy eficientes agentes de transporte. Ellos son los encargados de llevar el material suelto generado en las zonas montañosas hacia los valles, las llanuras y el mar. Al eliminarse la cubierta meteorizada, se expone permanentemente la superficie fresca para que otros agentes erosivos la destruyan y generen nuevos sedimentos. En la montaña, la acción del río "socava" los materiales rocosos labrando surcos de laderas rectas y perfiles en V. El cauce del río es empinado, tiene muchos saltos y en él se ven piedras de muchos tamaños, pero raramente arenas o materiales más finos. En las quebradas más anchas el río corre simultáneamente por varios canales a la vez, tomando un diseño que recibe el nombre de anastomosado.
Al llegar al valle, como el terreno se ensancha y la pendiente se suaviza, el río pierde parte de su capacidad para transportar material y lo deposita, construyendo una forma de acumulación denominada cono de deyección o cono aluvial. En los ríos muy importantes, como el río San Juan (en la precordillera de San Juan), el cono aluvial puede ser perfectamente reconocido en las imágenes satelitarias. Los ríos que corren por la llanura pueden tener su origen en las montañas o bien originarse a partir de manantiales, que drenan el agua subterránea. El río Salado, en la Provincia de Buenos Aires, está en parte alimentado por arroyos que nacen en las Sierras de Tandil, Azul y Olavarría y, en parte por arroyos que se originan en manantiales y lagunas del norte de la Provincia, como el Saladillo y otros. Cuando un río muy cargado de sedimentos llega a zonas muy llanas puede ocurrir que, debido a que toda su carga se deposita en el fondo y en sus bordes, construya lentamente una plataforma sobre la que va elevando su cauce aún por encima del nivel de los terrenos circundantes. En estos casos cualquier episodio de inundación se hace sumamente grave porque el desborde del río es catastrófico. Como consecuencia de la falta de relieve estos ríos trazan generalmente cursos llenos de vueltas y revueltas, denominadas meandros. Las cataratas se producen cuando el río debe salvar un fuerte desnivel. En el lugar donde se produce la caída del agua, la fuerte turbulencia y la acción de los fragmentos que son removidos con fuerza socava la pared de roca, formando voladizos cuyo desplome produce el retroceso del salto. Los deltas Cuando el río desemboca en un cuerpo de agua más tranquilo, el depósito de sedimentos que se produce como resultado de la pérdida de energía del agua, se denomina delta. Los deltas fueron conocidos e interpretados acertadamente desde la antigüedad (2). El delta del Paraná es algo atípico pues no se forma en el mar sino en el fondo del río de la Plata. Esto se debe a que en el pasado geológico más reciente, el mar alcanzaba hasta más allá de Rosario (las barrancas del Paraná son antiguos acantilados marinos) y por ello el paisaje todavía está "acomodándose" a las nuevas condiciones, rellenando el antiguo golfo que hoy ocupa el río de la Plata. El río Colorado y el Negro, en la Patagonia también tienen deltas. Las corrientes marinas pueden redistribuir los sedimentos del delta, creando a veces formas muy curiosas que reciben nombres como deltas en pata de pájaro, o también espigas de arena de curiosas formas. El delta del 2 Herodoto, en el siglo V a.c. señala que el delta del Nilo se formó por la acumulación de sedimentos en un antiguo golfo del Mediterráneo y deduce que algo similar podría ocurrir con otros golfos de la región.
Ebro, río de España que desemboca en el Mediterráneo presenta dos hermosas espigas, claramente visibles en la imagen satelital. Paisajes kársticos Las aguas superficiales poseen dióxido de carbono disuelto, lo que les da una cierta acidez. Ello les permite atacar ciertos tipos de rocas, que, como las calizas, son solubles en esas condiciones. Este proceso es bastante rápido aún en términos geológicos y da origen a enormes cavernas, muchas de ellas famosas, en las cuales se desarrollan las también famosas estalagtitas y estalagmitas. Las primeras son formas que cuelgan de los techos y crecen hacia abajo, las segundas columnas que crecen desde el suelo hacia arriba. La razón por la que se forman ambas es similar. El agua que percola por la roca y gotea desde el techo de la caverna, pierde parte de los gases que traía en disolución y por lo tanto pierde también parte de su capacidad para disolver el material calcáreo, el que precipita. Aún el más leve desplazamiento de aire que pueda existir en la caverna afecta la forma de las estalactitas, que pueden formar cortinas y velos, arrugas y desgarramientos, como si fueran la obra de un escultor. Cuando el techo de las cavernas se hace tan delgado que no puede soportar su peso se derrumba, dando origen a pozos o depresiones naturales del terreno que reciben el nombre de dolinas. Las dolinas son generalmente de formas redondeadas y circulares, pueden tener mucha profundidad, aunque rápidamente se rellenan con el material que va cayendo de los bordes. Paisajes costeros La costa (franja en la cual interactúan la tierra y el mar) es un área en constante evolución. Numerosos son los factores que condicionan las formas costeras. Por una parte, el tipo de rocas o sedimentos que conforman "la tierra" en ese punto, y por otra, la energía de las olas que llegan allí, la periodicidad y fuerza de las tormentas que afectan el área y, la dirección y persistencia de las corrientes. Aunque es cierto que en algunas zonas la tierra se eleva y en otras se hunde, en la mayoría de los casos el avance y retroceso de la línea de costa está asociada, no a la elevación y hundimiento del terreno, sino al equilibrio entre el material que es destruido y transportado fuera del sitio y el material que puede ser traído al sitio por el viento y las corrientes marinas. Las costas de acantilados están indicando que allí el mar está ganando la batalla. La línea de costa retrocede rápidamente, dejando tras de sí algunos testigos que se alzan como torres dentro del mar. Los ríos que llegan a los acantilados se desploman desde lo alto, o a lo sumo han excavado valles muy estrechos y encajonados, a través de fracturas y zonas de debilidad en las rocas.
Por el contrario, las costas que reciben más material del que migra van desplazándose lentamente hacia el mar, dejando tras de sí capas de sedimentos marinos que van siendo colonizadas por la vegetación terrestre. En algunas zonas, dónde se forman cordones de médanos paralelos a la costa, los ríos se desvían y corren paralelos a ella hasta que encuentran un lugar por donde atravesar la zona de los médanos y desaguar en el mar. Paisajes submarinos La topografía de los fondos marinos es muy variada. Sobre la plataforma continental pueden observarse los cañones submarinos, por los que periódicamente se desplazan los aludes submarinos. Éstos redistribuyen los sedimentos provenientes del continente sobre la plataforma y el talud (desnivel que una la plataforma continental y la oceánica) que le sigue. El talud es algo más empinado (en términos relativos, pues las pendientes, comparadas con las que vemos en tierra firme son siempre muy bajas) y comunica las plataformas, con una profundidad máxima de unos 200m con las grandes profundidades oceánicas de algunos miles de metros. En los océanos profundos se observan las planicies abisales cubiertas de grandes espesores de sedimentos muy finos, sólo interrumpidas por conos volcánicos aislados o las dorsales oceánicas. Las aguas superficiales Ríos Los ríos son cuerpos de agua de gran desarrollo longitudinal que, aprovechando la energía gravitatoria, circulan desde las zonas más altas hacia las más deprimidas. El agua del río puede originarse en la fusión de las nieves de las altas montañas, en la recolección de las aguas de lluvia, en el drenaje de manantiales alimentados por las aguas superficiales... o en todas o algunas de estas fuentes a lo largo de su recorrido. Un río también puede originarse en un cuerpo de agua superficial, un lago por ejemplo, que puede ser a su vez alimentado por las mismas causas ya señaladas o por otro río. La zona relativamente baja por la que corre el río se denomina cauce y puede tener perfiles muy empinados, como en el cañón del Atuel en la provincia de Mendoza, por ejemplo, o muy suaves, como en el río Salado en la provincia de Buenos Aires. El curso puede ser más o menos recto, quebrado u ondulante, según la energía del río y el control que el terreno imponga a su curso. Cuando el río se encuentra con un fuerte desnivel forma los llamados rápidos, saltos y
cataratas; por el contrario, cuando le falta pendiente, se dispersa en bajos, esteros y cañadas. Los ríos que corren durante todo el año se denominan permanentes, mientras que aquellos que sólo lo hacen en determinadas épocas del año (por ejemplo durante el deshielo de primavera) se llaman estacionales. Un curso que sólo lleva agua después de una intensa lluvia se denomina efímero. Estos son típicos de las áreas desérticas. Los grandes lagos y lagunas de agua dulce se forman por la acumulación de agua en zonas deprimidas del terreno. Como ya se ha mencionado su alimentación puede producirse a partir de cursos de agua superficiales o bien desde el subsuelo a partir de un acuífero. Redes de avenamiento El agua que precipita sobre una determinada región y no se infiltra en el subsuelo, es drenada, es decir transportada, fuera de dicha región. De esta tarea se encarga el conjunto de arroyos y ríos locales, que forman sobre el terreno un patrón distintivo denominado red de avenamiento. El diseño de estas redes está controlado fundamentalmente por la composición geológica del terreno, su estructura y los factores climáticos. El tipo de red más común es la dendrítica, que semeja las ramas de un árbol y es característica de zonas con rocas de composición homogénea. Los cursos más pequeños van uniéndose de a dos, para formar cursos cada vez más importantes hasta constituir un único curso principal. Otros tipos de redes pueden ser radiales, en la que los ríos divergen de una zona central elevada, centrípetas en la que por el contrario convergen desde zonas periféricas hacia una gran depresión central, o también angulares, si están controladas por las redes de fracturas en las rocas. Las cuencas hídricas Arroyuelos, arroyos, riachos, ríos y ríos troncales van uniéndose unos a otros para formar un sistema integrado que exporta el agua de una determinada zona. El área de influencia de este conjunto de cursos de agua se denomina cuenca hídrica. Así se puede hablar de la Cuenca del Plata, la Cuenca del Colorado, etc. Las cuencas pueden dividirse en subcuencas, como las del Paraná, la del Uruguay y la del Salado en el caso de la Cuenca del Plata. La definición clara de los límites de una cuenca hídrica es de vital importancia a la hora de analizar el suministro de agua (tanto en volumen como en calidad) a una determinada región, sus vías de comunicación, su riqueza ictícola, etc. Los cursos de agua, que antaño separaban a las distintas regiones hoy en día por el contrario las unen, no sólo en los aspectos positivos, sino también en los negativos. La contaminación de un pequeño arroyo en un lugar
lejano, se transmite a través de la cuenca: el arroyo desemboca en un río, y así las aguas contaminadas llegan a este río y, a través de éste a otro. De esta forma, se ve afectado todo el medio ambiente aguas abajo de la fuente contaminante, sin respetar fronteras ni intereses particulares. Relaciones entre los subsistemas terrestres Una acción sobre un subsistema, tarde o temprano repercute en los otros tres, y el hombre, quizá un poco tarde para evitar algún daño irreversible, está aprendiendo por la fuerza de la necesidad, a aplicar una visión integradora. Es por ello que los proyectos de investigación de mayor envergadura requieren actualmente profesionales e investigadores de muchas disciplinas diferentes, los que trabajan en equipo, aportando cada uno el conocimiento de su campo a un cuadro más amplio en el que, al fundirse con el de los demás, el conocimiento de cada uno adquiere una nueva dimensión. Son numerosos los enlaces entre los diferentes subsistemas, el ejemplo más conocido es quizá el ciclo del agua. Otros ciclos importantes son el del carbono, el del oxígeno, que ha sido poderosamente influenciado por la aparición de la vida, el del azufre, el del metano o el del dióxido de carbono. Analicemos las relaciones de causa y efecto que enlazan a todos los subsistemas a través de un ejemplo. Consideremos la actividad volcánica: al producirse una erupción, los gases emanados por el volcán modifican la composición gaseosa de la atmósfera. Las cenizas que quedan en suspensión en el aire modifican sus características físicas (transparencia, reflectividad) y en consecuencia también la temperatura de la superficie terrestre. Si el cambio en la temperatura global es lo suficientemente importante pueden modificarse los volúmenes de hielo almacenado en las altas montañas y en los polos. Otros factores climáticos también se modifican, y como consecuencia los ecosistemas correspondientes a cada zona climática del planeta. Los gases y cenizas son atrapados por las gotas de lluvia que caen en la superficie terrestre que, en particular, pasan al agua de los ríos y los lagos, al agua subterránea y a los océanos. De este modo, se modifica la composición química del agua. Las cenizas arrastradas por el viento o las aguas superficiales se incorporan al suelo y cambian sus propiedades. Por otra parte, la presencia y acción de los torrentes de lava en las inmediaciones del volcán modifican notablemente el ecosistema sobre el que se implantan y pueden ser eliminadas completamente algunas formas de vida o por el contrario, mejoradas las condiciones para el desarrollo de otras. Encadenamientos semejantes al descripto pueden desarrollarse en asociación a cada evento que ocurre en la Tierra, incluidas las acciones del hombre. Es justamente la presencia de éste la que da sentido y relevancia a
los procesos naturales, ya que muchos conceptos, como los de riesgo natural y recurso natural, están profundamente encadenados a la relación del ser humano con el medio.