Transcript Introducción a las Ciencias Terrestres

Terrenos fluviales
GEOL 4017: Cap. 6
Prof. Lizzette Rodríguez
Sistemas de drenaje
• Expresion de los procesos fluviales en el terreno, como
patrones ramificados de canales y divisoria de aguas
(drainage divides)
• Ley de Playfair: establece que las corrientes son la causa
de los patrones de drenaje, el sistema de valles que
ocupan y las cuencas de drenaje
• Orden de corrientes: corrientes de primer orden son los
tributarios mas pequenos no ramificados, que se
combinan para formar corrientes de segundo orden, etc.,
hasta que la corriente troncal (recibe la mayor cantidad de
tributarios) recibe el orden mas alto.
• Cuencas se denominan de x orden si son drenadas por
corrientes troncales de x orden
Cuencas de drenaje y divisorias
Mississippi River drainage basin
Cont. Sistemas de drenaje
• Razon entre el numero de corrientes de orden
sucesivo (razon de bifurcacion) y razon de longitud de
corrientes son constantes
• Longitud y area de drenaje aumentan con el numero
de orden
• Tambien existe una relacion matematica entre las
pendientes en corrientes de orden sucesivo (las de
orden menor son mas empinadas)
• Densidad de drenaje (=longitud total de
corrientes/area de drenaje): mide si un watershed es
drenado bien o mal por las corrientes
Cont. Sistemas de drenaje
• Textura topografica se clasifica en gruesa, media, fina y
ultrafina: ej. Badlands tienen textura topografica ultrafina
(area bien drenada con muchos canales o crenulaciones,
bien cercas unos de otros)
• Controles de textura:
– pendiente (ayuda a erosion, promoviendo runoff)
– permeabilidad de material superficial (precipitacion sera infiltrada o
runoff; baja permeabilidad – grano fino)
– clima (determina volumen de runoff controlando precipitacion,
evaporacion, transpiracion, condicion del terreno, vegetacion y tipo
de suelo)
• Erosionabilidad de una superficie es el factor critico que
determina la textura
Origen de corrientes
• Camino que sigue una corriente se establece por:
pendiente inicial de la tierra, erosion remontante
(headward) al azar y erosion remontante selectiva
– Corrientes consecuentes: cuando primero llueve en
superficie recien formada (conos volcanicos o campos de
lava, regiones recientemente deglaciadas, areas marinas
emergentes, domos levantados, etc.), comienza runoff y
direccion de flujo se determina por la direccion de
pendiente de la superficie inicial.
– Corrientes insecuentes: se originan por extension de
tributarios por erosion remontante al azar (no es controlada
por zonas de rocas debiles, siguen direcciones al azar, en
rocas homogeneas o estratos horizontales)
Rio San Rafael, Utah:
Erosion remontante extiende valles a
terrenos no disectadas
Cont. Origen de corrientes
– Corrientes subsecuentes: se originan por erosion
remontante selectiva o por ajustes de su curso a
rocas de menor resistencia por erosion diferencial
(en estratos sedimentarios plegados o inclinados,
rocas falladas o diaclasadas, etc.)
– Corrientes obsecuentes: corrientes fluyen en
direccion opuesta a la del drenaje consecuente
original (en estratos sedimentarios inclinados)
– Corrientes resecuentes: corrientes establecen una
direccion igual a la del drenaje consecuente, pero
en un nivel erosional mas bajo que la pendiente
original (en estratos sedimentarios inclinados)
Patrones de drenaje
• Dendriticos:
– ramificacion
irregular de
corrientes
tributarias, bedrock
homogeneo y sin
controles
structurales
– formados por
erosion remontante
al azar en corrientes
insecuentes
Cont. Patrones de drenaje
• Enrejado o trellis:
– Corrientes casi paralelas
que fluyen a la corriente
troncal en angulos altos
– Origen subsecuente
– En estratos
sedimentarios de
diferente resistencia, con
corrientes tributarias
cortas fluyendo de ridges
de estratos resistentes a
valles de roca debil
Cont. Patrones de drenaje
• Rectangulares y
angulares
– Corrientes tributarias se
unen a corriente troncal
en angulos rectos +
dobleces en angulo recto
en sus canales
– Por ajustes de corrientes
subsecuentes a
intersecciones entre
sistemas de fallas y
diaclasas
– Angulares no ocurren en
angulos rectos
Cont. Patrones de drenaje
• Radiales
– Corrientes
consecuentes
fluyendo de un
area central en
todas direcciones
– Superficies altas
formadas
recientemente, ej.
conos volcanicos,
domos
estructurales o
intrusivos
Cont. Patrones de drenaje
• Anulares: corrientes siguen cursos circulares,
en domos de capas sedimentarias debiles y
resistentes
• Centripetales: corrientes que convergen en una
cuenca central o depresion (ej. sumideros),
corrientes terminan formando un lago o
desapareciendo
• Paralelos: fluyen en direcciones casi paralelas
una a la otra, no muy comunes
Captura (stream capture)
• Mecanismo importante para el ajuste de
corrientes al material subyacente. Por
abstraction o intercision
• Abstraction: proceso de erosion remontante de
una corriente hasta que socava y captura otra
corriente.
– Caracteristicas de corrientes en la cabecera, que
pueden capturar mas facilmente: gradientes
empinados, distancias cortas al nivel base y rocas
menos resistentes para erosionar.
– Autocaptura: un tributario captura una corriente en
el mismo sistema de drenaje
Abstraction y formacion de
desfiladeros (wind gaps)
Cont. Captura
• Intercision
– Movimiento lateral de meandros causa que 2
corrientes diferentes se intersequen y una se desvie
en la otra
– Diferente a meander cutoff
Llanuras de inundacion (floodplains)
• Porciones planas y bajas de un valle fluvial hechas por las
corrientes que fluyen por ellas
• Consisten de bedrock erosionado cubierto por capa
delgada de aluvion
• Formas y sedimentos en una llanura de inundacion
pueden ser diversos
• Sedimentos son continuamente retrabajados por cambios
en los meandros (migracion de canales): depositos de
canal (arenas gruesas y gravas)
• Overbank deposits: se asientan en la llanura durante
inundaciones (arenas finas, limos y arcillas)
Ejemplo
de llanura
de
inundacion
Pedimentos
• Superficies de pendiente o gradiente suave,
concavas hacia arriba, de origen erosional que
cortan indiscriminadamente a traves de rocas
de resistencia variada, y estan cubiertas por
una capa delgada de aluvion.
• En las faldas de las montanas, comun en areas
aridas
• Pendiente es controlada por la relacion entre
carga y caudal de las corrientes que cruzan el
pedimento
Abanicos aluviales
• Depositos bajos con forma triangular, construidos
de la acumulacion de sedimentos depositados en la
desembocadura de un valle fluvial estrecho que
viene de un area montanosa de gradiente alto hacia
una llanura amplia y llana o a un fondo de valle
• Se forman por la caida abrupta del gradiente, junto
a un cambio en posicion y tamano del cauce, de un
cauce estrecho (corriente de montana), a cauces
menos confinados en la base (multiples canales
distribuidores)
Cont. Abanicos aluviales
• Material grueso se deposita cerca de la parte mas
alta del abanico, mientras que el fino es
transportado a la base del deposito
• Ocurren comunmente en areas deserticas –
crecen intermitentemente, estando secos
mayormente, pero recibiendo mucha agua y
sedimento durante tormentas
• Abanicos consisten generalmente de arena y grava
fluvial interestratificadas con flujos de lodo poco
sorteados (formados durante tormentas)
Abanico aluvial, SE California
Cont. Abanicos aluviales
• Tamano depende de: area de cuenca de drenaje, clima
(determina caudal, frecuencia de tormentas y
caracteristicas de meteorizacion), litologia de rocas en
el area fuente (cargas gruesas de sedimento producen
abanicos mas empinados, abastecimientos grandes de
sedimento producen abanicos mas grandes),
actividad tectonica y espacio disponible
• Fanhead trenching: abanicos pueden ser cortados por
canales que los cruzan cerca de sus cabeceras
• El “trenching” y “filling” de los abanicos puede ser
causado por el movimiento lateral de la corriente
principal a la cual el abanico llega
Deltas
• Construidos por acumulacion de sedimento
depositado por corrientes descargando hacia agua
quieta
• Generalmente tienen forma triangular
• El cauce principal se divide en varios cauces mas
pequenos, llamados distribuidores, que transportan el
agua desde el cauce principal hasta el nivel de base
• Distribucion de agua y sedimentos descargados a un
cuerpo de agua se determina por diferencias en r
entre agua de la corriente relativo al agua quieta, por
la carga de sedimentos, y por la fuerza del oleaje y la
accion de corrientes en el lago u oceano:
– agua fresca <densa que salada, agua caliente <densa que
fria, agua clara <densa que con fango
Cont. Deltas
• Corrientes turbiditicas ocurren cuando agua con fango
(mas densa) fluye en el fondo del agua clara por largas
distancias
• Agua fresca que entra al mar fluira encima del agua
salada
• Sedimentos aparecen en 3 tipos de capas:
– Capas frontales (foreset) – particulas mas gruesas que se depositan
casi inmediatamente, formando capas con pendiente descendente
en el sentido de la corriente. Mayor parte del sedimento.
– Capas de techo (topset) – horizontales y delgadas que cubren las
frontales y se depositan durante periodos de inundacion
– Capas de base (bottomset) – casi horizontales formadas cuando
limos y arcillas mas finos se sedimentan a cierta distancia de la
desembocadura
Crecimiento de un delta simple
Forma
triangular del
delta del
Rio Nilo
7 subdeltas coalescentes del Rio Mississippi
(5000-6000 años):
actual delta (7) - formado en los ultimos 500 años
Delta del Rio
Mississippi,
2001
(avanza a
velocidad de
10 km/siglo)
Ciclo de erosion
• Etapas evolutivas de erosion – envueltas en la
reduccion de un area recientemente levantada al nivel
base. Ciclo hipotetico porque normalmente es
interrumpido.
• Nivel base – limite hacia abajo para la erosion de la
corriente fluvial; menor elevacion a la cual una
corriente puede profundizar su cauce.
• Tipos: nivel del mar es el nivel de base absoluto, por
debajo del cual las tierras secas no pueden ser
erosionadas; otros niveles de base son locales o
temporales (lagos, capas de roca resistentes y muchas
corrientes fluviales)
Una capa
resistente
puede actuar
como nivel de
base local
(temporal).
Como la capa
mas duradera se
erosiona mas
despacio, limita
la cantidad de
erosion en la
vertical
corriente arriba
Cuando se construye un dique y se forma un embalse,
el nivel de base de la corriente se eleva, reduciendo la
velocidad de la corriente e induciendo el deposito y la
reduccion del gradiente corriente arriba del embalse
Cont. Ciclo de erosion
• Dividido en etapas jovenes, maduras y viejas
– Drenaje comienza, pueden ser comunes lagos y pantanos
– Corrientes cortan sus canales hacia abajo, lagos y pantanos
desaparecen – se cortan canones con lados empinados y
valles de forma V (se caracterizan por los rapidos y
cataratas)
– Corrientes ajustan sus canales a las condiciones de carga y
caudal (se eliminan los rapidos y cataratas, el perfil se hace
gradado)
– Lados de los valles de las corrientes en equilibrio se
ananchan y permiten que se formen cutting banks en los
meandros, ananchando las llanuras de inundacion
Canoñes con
lados
empinados
Corriente que erosiona
su llanura de inundacion
Cont. Ciclo de erosion
– El perfil pierde su forma de V y las divisorias
consisten de crestas marcadas
– Etapas tardias: llanuras de inundacion grandes,
con numerosos oxbow lakes y pantanos
– Las divisorias pierden altura, pendientes menos
empinadas y son cubiertas por suelo meteorizado
– Producto final del ciclo de erosion: peneplano –
terreno bajo (cerca del nivel base)
Terrazas de corriente ciclicas y
superficies erosionales
• Remanentes de suelos de valle formados previamente,
que ahora estan sobre canales activos como resultado
de incision de las corrientes que las produjeron
• La incision del canal responsable por la formacion de
una terraza fluvial es una interrupcion del ciclo de
erosion. Causas:
– Cambio en nivel base, ej. cambio en el nivel del mar o
cambios locales de nivel base
– Levantamiento tectonico
– Cambio climatico que afecta la relacion carga-caudal
Terrazas se forman cuando una corriente produce
erosion a traves de un valle aluvial depositado
antes, en respuesta a un descenso en el nivel de
base o por un levantamiento regional
Tipos de terrazas ciclicas
• Terrazas cut-in-bedrock:
– Formadas en llanuras de inundacion excarvadas
por corrientes a traves de rocas de resistencia
variada. Estan cubiertas por capa delgada de
aluvion.
– Cuando se renueva el proceso de incision,
quedan como remanentes sobre el canal activo
– Origen erosional
Cont. Tipos de terrazas ciclicas
• Fill terraces
– Remanentes de suelos de valle construidos por
agradacion (llenados de aluvion)
– Luego de agradacion ocurre incision del canal,
dejando terrazas compuestas de aluvion
– Superficie de terraza es de origen deposicional
Cont. Tipos de terrazas ciclicas
• Cut-in-fill terraces
– Remanentes de suelos de valle que han sido
cortados en aluvion y seguidos por incision de
canales
– Origen erosional
• Nested-fill terraces
– Consisten de fill terraces sucesivamente anadidas
una en la otra
– Origen deposicional, pero separadas por periodos
de incision de canales