Costas Desiertos Glaciares

GEOLOGÍA FÍSICA

Universidad Nacional de ColombiaSede Medellín

2014

Costas, desiertos y glaciares

- Costas: contacto dinámico entre océano, aire y tierra. Múltiples procesos geológicos involucrados en su formación y evolución (cambios en el nivel del mar, vientos, mareas, olas, ríos, ...)

- Desiertos: regiones secas, de poca cobertura vegetal y pobre desarrollo de suelos. Son frecuentes los afloramientos rocosos y las altas pendientes. Dominados por diversos procesos geológicos (actividad tectónica, agua, viento, ...), presentan amplias variaciones

- Glaciares: cubren un porcentaje importante de la superficie terrestre. Han experimentado grandes variaciones durante la historia del planeta. Agentes erosivos y depositadores muy importantes en ciertas regiones

Costas

Interacción tierra sólida – océano – atmósfera, intensa actividad antrópica

El mar está en constante movimiento: vientos, mareas solares y lunares, diferencias de densidad (circulación interna del océano)

Costas

Las mareas y las olas son agentes geológicos muy importantes (erosión, transporte y depositación)

Olas: generadas por el viento y en menor medida por sismos, meteoritos y deslizamientos submarinos. Su energía se dispersa al acercarse a tierra (= erosión)

Dependen de la velocidad, duración y distancia recorridas por el viento

Altura: 0.3 a 5 m (34 m)

Longitud: 40 a 400 m

Velocidad: 25 a 90 km/h

Costas

Dos tipos fundamentales de olas, según la profundidad del fondo

De oscilación: no hay desplazamiento apreciable de las partículas

De translación: avanzan hacia la costa, rompiendo, debido al efecto del fondo oceánico

Costas

Mareas

Cambios diarios de elevación en la superficie del océano debidos a la atracción gravitacional diferencial de la luna y, en menor medida, del sol

Campo gravitacional generado por un cuerpo a la derecha, y diferencias entre el campo en un punto y el campo en el centro del objeto

Fuerza generadora de mareas, responsable de mareas cada 12 horas, al deformar la superficie oceánica

Costas

Mareas

Las mareas lunares tienen un ciclo diurno (sus efectos se repiten diariamente)

Los efectos de la atracción conjunta del sol y la luna tienen una periodicidad mensual (sus atracciones gravitacionales pueden reforzarse o anularse)

- Mareas vivas: en luna llena o luna nueva, el sol y la luna están sobre la misma línea

- Mareas muertas: el sol y la luna están perpendiculares, sus efectos se anulan

El resultado final también depende de la forma de la costa y de la cuencas oceánicas... muy complejo

CostasMareas

- Mareas vivas: en luna llena o luna nueva, el sol y la luna están sobre la misma línea

- Mareas muertas: el sol y la luna están perpendiculares, sus efectos se anulan

Costas

Mareas

Litoral: región entre el nivel de marea más bajo y la mayor elevación de tierra afectada por olas rompientes

Concentra el 67% de la población mundial

Playa: depósito no consolidado de arena u otro material localmente abundante que se extiende desde el sitio de marea baja hasta la tierra

Corrientes mareales: flujo horizontal de agua provocado por las mareas. Pueden ser importantes en ciertas regiones (baja pendiente) y afectan áreas denominadas llanuras mareales

Sólo en casos muy específicos son agentes erosivos

Costas

Erosión causada por las olas

Sus principales efectos ocurren durante las tormentas

Impacto directo contra las líneas de costa: presiones superiores a 10,000 kg/m2

Abren grietas y fracturas en las rocas de acantilados y diques

Abrasión por los fragmentos de roca que la ola transporta

Depende además de la naturaleza del material de la costa (resistencia)

Costas

Refracción de las olas

La refracción afecta la distribución de energía en la costa, es decir, dónde habrá erosión, transporte y depositación

El frente de onda que se acerca a la costa no encuentra el fondo simultaneamente a lo largo de su extensión

Costas


La refracción afecta la distribución de energía en la costa, es decir, dónde habrá erosión, transporte y depositación

Las olas se aproximan a la costa con cierto ángulo, pero una vez alcanzan las zonas poco profundas se refractan moviéndose casi paralelas a las costas, y atacando principalmente los salientes (bahía = poca erosión)

Costas


Las olas que llegan a las bahías son lentas (depositación)

Las olas que llegan a las salientes son rápidas (erosión)

Costas

Transporte litoral

Las olas conservan cierto ángulo al entrar, pero su retirada es perpendicular a la costa, lo que crea un movimiento denominado deriva litoral

Dentro de la zona de ruptura en el océano, este mismo proceso genera corrientes litorales, paralelas a las líneas de costa, con capacidad para transportar materiales

Costas

Problemas de erosión de la línea de costa

Costa: límite dinámico, cambia rápidamente en respuesta a fuerzas naturales o a actividad antrópica

Algunos factores controlan la intensidad e importancia de cada uno de los procesos erosivos:

- Proximidad a ríos cargados de sedimentos

- Grado de actividad tectónica

- Topografía y composición del terreno

- Vientos y condiciones meteorológicas

Costas


Medidas de control:

- Malecones y espigones: barreras perpendiculares a las playas, crean zonas de acumulación de sedimentos pero desencadenan erosión en otros sectores

Costas


Medidas de control:

1970 1981

Costas


Medidas de control:

- Rompeolas y diques: barreras paralelas a las líneas de costa, protegen de las olas rompientes y crean zonas

tranquilas (favorecen la depositación)

- Alimentación artificial de playas: adición de grandes cantidades de arena

- Abandono y traslado: la única solución definitiva, en especial dado el aumento esperado en el nivel del mar

por cambios climáticos globales

Fusión de casquetes glaciares y aumento del volumen del mar por el aumento de la T global

Costas


Medidas de control:

Costas

Características de las líneas de costa

Dependen de las rocas presentes, de las corrientes, de la actividad de las olas y del tipo de costa (estable, de emersión o de inmersión [actividad tectónica y cambios en el nivel del mar])

Costas


- Acantilados y plataformas de abrasión: las olas actúan contra la base del terreno. Las rocas que sobresalen se desmoronan y el acantilado retrocede, dejando atrás una plataforma plana

Costas


- Arcos y chimeneas: el oleaje erosiona selectivamente las rocas (primero las más elevadas y blandas), creando ciertas formas especiales

Cavernas submarinas emergidas

Costas


- Barras de arena: atraviesan una bahía, cerrándola por completo al mar abierto

- Islas de barrera: crestas paralelas a la costa, de unos cuantos km de largo y unos pocos m de altura

Desiertos

Zonas secas, E>P

Ocupan el 30% de la superficie continental terrestre, en climas áridos (desierto, P<250 mm/año) y semiáridos (estepa, márgenes de los desiertos, zona de transición, 250<P<500 mm/año)

Desiertos

Circulación global de la atmósfera

- Zona ecuatorial (bajas presiones): ascenso de aire caliente, que se expande y enfría produciendo abundante lluvia todo el año

- Zona subtropical (altas presiones): el aire proveniente del ecuador desciende en 20°-30°, comprimiéndose y calentándose = pocas lluvias todo el año

Desiertos

- En latitudes bajas, cerca a los trópicos de cáncer y capricornio, en respuesta a la circulación global de la atmósfera

- En latitudes medias: independientes de la circulación atmosférica. Ocurren al interior de grandes masas continentales, separados del océano (humedad) por cadenas montañosas

El aire se enfría al ser forzado a ascender por la cordillera, lo que produce lluvia en uno de los flancos y sombras pluviométricas en el otro

Interacción clara entre geología (tectónica y procesos orogénicos) y clima

Desiertos

Sombras pluviográficas

Desiertos

Procesos geológicos en climas áridos

Paisaje de colinas angulosas, paredes escarpadas, superficies cubiertas de arena y grava

Desiertos


Operan los mismos procesos pero a tasas distintas debido a las condiciones climáticas extremas

- Meteorización:

Fundamentalmente mecánica, produce fragmentos de roca y minerales casi inalterados debido a la falta de humedad y ácidos orgánicos

Eventualmente algo de meteorización química, produce suelos poco potentes, arcillas y óxidos de hierro

Desiertos


- Papel del agua

Los cauces están secos la mayor parte del tiempo, fluyendo sólo algunas horas o días al año en respuesta a lluvias específicas muy intensas

Inundaciones súbitas debido a la falta de cobertura vegetal (favorece la escorrentía), con alto poder erosivo

Niveles freáticos muy profundos, no abastecen a las corrientes, no hay redes de drenaje bien desarrolladas

Desiertos


- Papel del agua

Desiertos


- Papel del viento

Agente erosivo eficaz sólo en regiones secas, donde la falta de humedad y vegetación permite granos sueltos

Deflación: levantamiento y remoción de material suelto

Produce depresiones superficiales de tamaño variable

Eventualmente hace que la superficie del terreno se convierta en “pavimento desértico”: capa continua de poco espesor conformada por clastos gruesos (remoción de los materiales

más finos)

Abrasión: la arena transportada por el viento corta y pule las superficies rocosas expuestas

Desiertos


- Papel del viento

Distribución global de las regiones con geomorfología determinada por el viento

Desiertos


- Papel del viento

Desiertos


- Papel del viento: Abrasión

Desiertos


- Papel del viento

Transporte de sedimentos limitado a cierto rango de tamaños

No está limitado a cauces, puede tener gran extensión areal y en altura, cubriendo grandes distancias

Flujo turbulento, la velocidad aumenta con la altura

Carga de fondo: granos de arena movidos por arrastre y saltación. Los granos ruedan y chocan unos con otros, elevándose y arrancando otras partículas

En suspensión: las partículas más finas, principalmente tamaño limo, son barridas a la atmósfera luego de ser removidas del suelo por la carga de fondo

Desiertos


- Papel del viento: Lleva partículas en suspensión y material que se desliza a lo largo de la superficie del terreno (arrastre y saltación)

Desiertos


- Papel del viento

Los depósitos eólicos son bastante extensos

Montículos y colinas de arena: al disminuir la energía del agente los materiales se depositan formando montículos y dunas, asimétricos, dinámicos (migran) y usualmente

con estratificación cruzada

Clasificación de las dunas: según su forma. Existen varios patrones típicos controlados por la dirección y velocidad

del viento, la cantidad de arena disponible y la vegetación

Loess: depósitos de material tamaño limo transportados por tormentas, suelen desarrollar estructuras verticales y carecen de estratificación. Clastos angulosos meteorizados mecánicamente

Desiertos


- Papel del viento

Desiertos


- Papel del viento: ¿Qué pasa cuando el viento encuentra una barrera?

Desiertos


- Papel del viento: Rizaduras en la superficie de una duna

Glaciares

Masas gruesas de hielo permanente (no estacional) originadas en la superficie terrestre por acumulación, compactación y recristalización de la nieve

Se presentan en altas latitudes o en altas elevaciones

Parte importante del ciclo hidrológico (zonas de almacenamiento, tiempo de residencia de varios años)

Fluyen lentamente (cm/día), acumulando, transportando y depositando sedimentos

Glaciares

- De valle (alpinos): glaciares pequeños en movimiento en zonas montañosas elevadas. Siguen los valles de antiguas corrientes de agua. Formas muy variadas

- De casquete: glaciares mucho mayores, en regiones polares (poca radiación solar, no se alcanza a fundir el hielo en los veranos)

Groenlandia y la Antártida

Espesores de hasta 4000 m

Plataforma: masa de hielo flotante que se extiende mar adentro desde la costa pero permanece conectada

Glaciares

- De meseta: similares a los de casquete pero más pequeños, cubren algunas tierras elevadas y mesetas

- De desbordamiento: glaciares tipo alpino alimentados por casquetes

- De piedemonte: se presentan en tierras bajas, cuando los glaciares alpinos salen del valle que los confina y se expanden lateralmente

Glaciares

Glaciares

Formación del hielo glaciar

Caída de nieve en invierno > derretimiento en verano

Nieve (0.2 a 0.3 g/cm3)

Recristalización a granos pequeños tamaño arena (neviza)

Compactación (hielo glaciar)

Involucra procesos:

Ígneos (cristalización de agua líquida)

Sedimentarios (caída y acumulación de nieve)

Metamórficos (la nieve cambia a hielo)

Glaciares

Movimiento de los glaciares

- Flujo plástico: si la capa de hielo tiene más de 50 m de espesor el hielo deja de ser quebradizo y se mueve plásticamente. La estructura interna del hielo favorece el movimiento (deslizamiento de capas entre sí)

- Deslizamiento basal: desplazamiento de toda la masa de hielo a lo largo del terreno. El agua líquida ayuda al movimiento (levanta la masa de hielo y lubrica la base del glaciar)

Glaciares

Movimiento de los glaciares

Glaciares

Balance en los glaciares

Los glaciares pierden y ganan hielo constantemente, dependiendo de las condiciones climáticas predominantes

- Zona de acumulación: acumulación de nieve y formación de hielo

- Línea de nieves perpetuas: límite de la zona de acumulación (en los trópicos, alturas > 4500 msnm)

- Zona de desgaste o ablación: derretimiento de nieve y hielo, pérdida de glaciar por fusión

Glaciares


El balance entre acumulación y ablación determina la evolución del glaciar (avance y retroceso del frente)

Independientemente de si el frente avanza, retrocede o permanece estacionario, el glaciar siempre fluye

Glaciares


Glaciares

Erosión glaciar

Los glaciares tienen gran capacidad de erosión y transporte de sedimentos (rompen el fondo rocoso y transportan los fragmentos grandes distancias)

- Arranque: el hielo levanta bloques y partículas de todos los tamaños y los incorpora a su masa

- Abrasión: el conjunto de hielo y rocas, al fluir, pule la superficie subyacente produciendo roca molida y estrías y canales (al arrastrar bloques grandes)

La capacidad de erosión depende del movimiento y tamaño del glaciar, de la naturaleza de los sedimentos que arrastra y del tipo de superficie subyacente

Glaciares

Erosión glaciar

Glaciares

Erosión glaciar – geoformas

Geoformas típicas de glaciares alpinos (paredes escarpadas, picos marcados,...)

Glaciares de casquete suavizan el terreno

Glaciares

Erosión glaciar - geoformas

Glaciares


- Valles glaciares: el hielo ensancha y profundiza los valles y suaviza las paredes... Pasan de “V” a “U”

- Valles colgados: los glaciares tributarios se unen al glaciar principal, pero tienen distinta potencia. El mayor eroda más profundamente. Al retirarse el hielo, el valle del tributario queda “colgado” respecto al principal (acantilados)

Glaciares


- Circos: depresiones circulares de paredes escarpadas en la cabecera de un valle glaciar (zona de acumulación). Al retirarse el hielo quedan lagos pequeños (tarn)

- Paso de montaña: las cabeceras o circos de dos glaciares se unen

- Fiordo: valle glaciar inundado por ascenso del nivel del mar (paredes escarpadas, muy profundo)

Glaciares


Glaciares


- Cubetas: depresiones en el lecho de roca causadas por arranque de materiales por el glaciar. Cuando están llenas de agua forma lagos en rosario

Glaciares


- Aristas (crestas sinuosas de bordes agudos) y horns (picos piramidales agudos): Formados por la erosión de las divisorias y circos

Glaciares

Depósitos glaciares

Al fundirse el hielo se forman depósitos de derrubios glaciares

Pueden ser muy espesos y modificar el paisaje preexistente (cubriendo el sustrato rocoso)

Materiales meteorizados mecánicamente, con poca o ninguna meteorización química (hornblenda, plagioclasas, ... se mantienen inalterados)

Glaciares


- Tills: materiales depositados directamente por el glaciar al fundirse el hielo. Clastos no seleccionados de tamaños muy diversos, muchos de ellos pulidos, con estrías y canales

Errático glaciar: bloques de gran tamaño

Morrena: término más común para depósitos glaciares (till es el material que los compone)

Terminal: montículos de till al final de un glaciar

De fondo: a medida que se retira el glaciar deja una llanura ondulante de roca diseminada

Laterales (paralelas a las paredes del valle)

Glaciares


Glaciares


- Derrubios estratificados: sedimentos dejados por el agua de fusión del glaciar, seleccionados según el tamaño y peso (el agente es agua, no hielo)

Normalmente son gravas y arenas (carga de fondo)

Glaciares

Glaciaciones

- Evidencias:

Materiales glaciares mucho más allá de las posiciones actuales del frente de hielo

Capas alternas de materiales glaciares y de materiales meteorizados químicamente + restos de plantas

- Interpretación:

Durante toda la historia de la Tierra han ocurrido avances y retrocesos de los glaciares, correspondiendo a épocas

de climas más o menos fríos

Últimos 2 Ma (Cuaternario): al menos 20 ciclos glacial/interglacial de ~1E5 años cada uno

Cambios en el nivel del mar, extinciones

Glaciares

Glaciaciones

Causas (teorías):

- Movimiento de las placas tectónicas: produce distribuciones especiales de masas continentales (necesarias para casquetes), cambia los patrones de circulación del océano y el clima global = 1E6 a 1E8 años

- Cambios en los parámetros orbitales terrestres (Milankovitch): determinan cuánta radiación solar recibe el hemisferio norte en verano (fusión del hielo producido en invierno)

Excentricidad (qué tan elíptica) = 1E5 años

Oblicuidad (ángulo eje–plano)= 4E4 años

Precesión = 2.6E4 años

En Colombia...

1300 km de costa en el Pacífico, 1600 km en el Caribe, condiciones muy variadas (playas, acantilados, ...)

Clima seco desértico (<50 días de lluvia al año): La Guajira. Clima de estepa (50 – 100 días de lluvia): núcleos aislados en el valle alto del Magdalena (Tatacoa), Cordillera Oriental (Candelaria), NW de los Llanos orientales y Costa atlántica

Glaciares actuales: núcleos aislados en las Cordilleras Central (Nevados del Huila, Ruiz, Santa Isabel, Tolima) y Oriental (Sierra Nevada del Cocuy), y en la Sierra Nevada de Santa Marta... Evidencias glaciares en todas las cordilleras (Frontino – Cordillera Occidental)

En Colombia...

Acantilados de basalto, Serranía del Baudó

Llanura mareal, Bahía Solano

Terraza emergida, Tierrabomba Isla de Barrera, delta del Río Mira

En Colombia...

Delta del Río Sinú Desierto de la Tatacoa

Refugio Nevado del Ruiz, 1980 Refugio Nevado del Ruiz, 2000

Costas Desiertos Glaciares

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