Llanura de inundación

La llanura aluvial (o planicie aluvial ) es un ambiente sedimentario en el que la sedimentación está controlada por las corrientes de los ríos . Las llanuras aluviales se desarrollan en valles y cuencas intracontinentales , y están constituidas por sedimentos clásticos [ N 1] , a los que se les da el nombre de aluvión ( sedimentos aluviales ). Estas se encuentran entre las zonas más pobladas y económicamente relevantes de la Tierra , por el desarrollo que supone la agricultura (en las zonas favorables desde el punto de vista climático) y la industria [1] .

También están las mayores áreas de bosque tropical del mundo (por ejemplo, las cuencas del río Amazonas y el Congo ) y las mayores áreas de pradera (como la pradera de América del Norte y las Pampas ), de fundamental importancia para el equilibrio ecológico en a escala mundial, así como de gran interés naturalista.

Descripción

Las llanuras aluviales son áreas planas más o menos extensas (con anchos que van desde cientos de metros hasta miles de kilómetros), generalmente con una ligera inclinación hacia la costa continental [N 2] , que tiende a disminuir gradualmente en la misma dirección. Geométricamente tienen la forma de prismas sedimentarios de forma aproximadamente cóncava o de artesa , en los que la granulometría de los sedimentos va decreciendo desde aguas arriba hasta la costa, con la disminución del gradiente topográfico y por tanto de la velocidad de las corrientes fluviales [2] [3 ] . La característica más evidente de las llanuras aluviales es la presencia de una red hidrográfica , excavada en el aluvión por las aguas superficiales en formas que dependen principalmente de tres factores [4] :

Generalmente, como ya se ha mencionado, la pendiente topográfica tiende a disminuir con la distancia, de aguas arriba a aguas abajo y hacia la costa, mientras que la disminución de las pendientes conduce a una disminución de la velocidad de la corriente y por tanto a una disminución de la granulometría de las el sedimento debido a la sedimentación progresiva de las fracciones más gruesas. El caudal de los cursos de agua, en cambio, tiende a aumentar debido al aporte de los afluentes a los cursos de agua principales [2] .

Procesos y materiales

El sedimento transportado por los ríos (o transporte sólido ) varía a lo largo de la cabeza de agua [N 5] tanto en cantidad (y concentración) como en tamaño de partícula [5] , dependiendo de la velocidad de la corriente y el régimen de flujo, y se divide en "carga inferior" y "carga suspendida" [5] . La velocidad de la corriente es mínima en la capa de agua en contacto con el fondo y aumenta hacia arriba, primero rápidamente, luego más lentamente, hasta alcanzar la velocidad de la corriente que fluye libremente.

La " carga del lecho " se concentra en la interfase agua-sedimento y consiste principalmente en granos de arena densamente alineados ("esteras de tracción") y, a veces, en pequeños guijarros, que se mueven rodando y arrastrando; los cantos rodados y los bloques se eliminan solo en condiciones extremas de inundación. El régimen de flujo es generalmente laminar , y el mecanismo predominante para sostener los gránulos está constituido por las colisiones entre los gránulos mismos. La parte superior de la carga inferior se caracteriza por una capa de gránulos que se mueven principalmente por salazón, con trayectorias curvilíneas. El espesor de la capa de agua afectada por la carga de fondo es realmente muy bajo: oscila entre unos pocos milímetros y unos pocos decímetros en los ríos más importantes [6] [7] [8] .

La " carga suspendida " es menos concentrada (porque las partículas se encuentran dispersas en el fluido), aunque mucho más abundante que la de fondo (en promedio de 10 a 20 veces, pero también hasta cientos de veces), y se distribuye a lo largo del vertical según el "diámetro de gota" de las partículas [N 6] . Luego, las partículas se seleccionan de la corriente de tal manera que las fracciones más gruesas tienden a aumentar hacia abajo y se concentran en el fondo. De esta manera, el límite entre la carga suspendida y la carga inferior se difumina. El régimen de flujo es generalmente turbulento y las trayectorias de los gránulos son irregulares [5] [8] [9] .

Los limos y arcillas son transportados en suspensión a la misma velocidad que la corriente, y por lo tanto recorren distancias muy grandes por unidad de tiempo (hasta cientos o miles de kilómetros en un año), mientras que el material arenoso transportado al fondo viaja mucho más lento ( en promedio de 1 a algunos metros por día, excepcionalmente hasta algunos cientos de metros por día) [10] . Así que la arena que llega al mar es mucho más “vieja” que el barro que la acompaña. En un tramo dado del cauce del río, el diámetro máximo de los gránulos de sedimento (es decir, los gránulos más grandes que la corriente es capaz de absorber), expresa la velocidad de la corriente (es decir, su "competencia"), y es por lo tanto el parámetro más significativo desde el punto de vista hidráulico [11] a tener en cuenta para reconstrucciones paleoambientales en secciones geológicas [N 7] .

La carga suspendida, por definición, no da lugar a depósitos con morfologías y estructuras definidas, y puede depositarse por decantación después de eventos de inundación, dentro de la planicie de inundación. El resultado, tras la retirada de las aguas dentro del cauce ordinario, es una extensión de material fangoso (compuesto principalmente por limo y arcilla), cuya superficie, mientras permanece blanda, puede estar marcada por huellas de animales, por gotas de lluvia o por la escorrentía de aguas superficiales; sin embargo, esta superficie suele secarse rápidamente y agrietarse en forma de polígonos. En un clima árido, el viento puede formar pequeñas dunas de viento, mientras que la evaporación conduce a la precipitación de sales en el suelo ( concreciones calcáreas , ferruginosas y evaporíticas ) [12] [13] .

La carga de fondo da lugar a todas las morfologías y todas las estructuras sedimentarias de los depósitos fluviales, que son objeto de estudio de la sedimentología . Los experimentos clásicos de Gilbert (1914) permitieron distinguir cuatro etapas sucesivas de evolución de los depósitos de fondo , en relación con el aumento del caudal de la corriente [14] :

  1. las partículas individuales se ponen en movimiento, mientras que la superficie del fondo permanece plana;
  2. el movimiento se propaga rápidamente debido a las colisiones entre los gránulos y se forman marcas onduladas , que tienden a migrar en la dirección de la corriente debido a la erosión del lado de sobrecorriente y la deposición en el lado de subcorriente, con la formación de laminaciones oblicuas a pequeña escala (de unos pocos milímetros a unos pocos centímetros);
  3. a medida que aumenta la velocidad de la corriente, las ondas se erosionan y el material se mueve a lo largo de una superficie plana, para el transporte plano (transporte de láminas );
  4. con un mayor aumento de la velocidad, se forman dunas submarinas (o "barras") caracterizadas por un lado de sobrecorriente ligeramente inclinado y muy desarrollado, y por un lado de corriente inferior corto y muy inclinado: hay un transporte plano de los gránulos en en el lado de sobrecorriente y deposición en el lado de subcorriente, con formación de una laminación oblicua de gran inclinación. Estas barras alcanzan desde unos pocos decímetros a unos pocos metros de altura y hasta varios metros de longitud. A medida que disminuye el caudal (una condición que ocurre, por ejemplo, después de una inundación), se pueden formar marcas onduladas en el lado de corriente inferior de una barra .

Los depósitos de arenas fluviales adquieren en sección un típico aspecto de "festón", que deriva de la presencia de laminaciones oblicuas que se cruzan ( cross beddding ) a lo largo de superficies planas o cóncavas hacia arriba, generadas por la interferencia de varias barras que se yuxtaponen y superponen [ 15] .

Ambiente sedimentario

Una llanura aluvial es la expresión geomorfológica de un "sistema aluvial", compuesto por dos tipos de elementos [16] :

Las mayores irregularidades morfológicas de estas zonas vienen dadas por los propios cauces (depresiones), por sus terraplenes naturales y por las barras formadas por los depósitos de corrientes (relieves). Los terraplenes naturales son acumulaciones de sedimentos formadas por el desbordamiento de las aguas en régimen de crecidas , mientras que las barras son acumulaciones de sedimentos determinadas por la acción de las corrientes [17] . [N 10] Una llanura aluvial está formada por dos áreas desde el punto de vista geomorfológico : la llanura alta y la llanura baja [18] [19] [N 11] . Estas zonas corresponden a una diferenciación importante en los procesos físicos involucrados [4] .

Llanura alta

La zona más externa se denomina “planicie alta”, donde tienden a prevalecer los procesos erosivos y en la que pueden existir afloramientos de rocas pétreas alteradas y/o fisuradas o terrazas de sedimentos consolidados y cementados, a través de los cuales se filtra el agua de lluvia, recogiéndose en las aguas subterráneas [20 ] .

Por lo tanto, la superficie en esta área es principalmente seca, con una hidrografía caracterizada por pocos ríos rectos debido a los mayores gradientes topográficos, con depósitos principalmente gruesos ( gravosos - arenosos ) [4] [21] .

Los cursos de agua en este sector de la llanura suelen tener un recorrido recto o ligeramente ondulado, y la configuración más típica es la de un cauce trenzado , caracterizado por la presencia de barras de río: montones de grava o arena de forma aproximadamente romboidal o elíptica. [N 12] [22] [23] que tienden a migrar en la dirección de la corriente debido al transporte progresivo del material clástico en las fases de inundación [24] [25] .

Estas barras se caracterizan internamente por laminaciones oblicuas cruzadas , de origen de tracción, inclinadas en la dirección de la corriente, con forma típica de "festón" ( cruz de lecho ). Los rápidos cambios en la dirección de la corriente y la turbulencia local del flujo dan como resultado superficies erosivas cóncavas (en canal), que se llenan rápidamente con nuevo sedimento laminado, lo que da la típica apariencia entrecruzada de estas estructuras. Los cursos de agua entrelazados se caracterizan por una alta inestabilidad y frecuentes desvíos debido a la ruptura de los bancos naturales durante las inundaciones. A menudo, estos fenómenos dan lugar a depósitos gruesos en forma de lengua o abanico ("rout fans" o crevasse splay ), ricos en fragmentos de arcilla ( clastos pelíticos de material más fino arrancados de las orillas) [25] [26] .

Si la planicie aluvial bordea una cordillera, su parte superior se caracteriza por la presencia de abanicos de deyección en la desembocadura de los valles , depósitos de sedimentos gruesos en forma de abanico que se originan por la desaceleración de la corriente de los ríos y quebradas de montaña , provocada la brusca disminución de la pendiente y la pérdida del confinamiento lateral [27] .

La parte baja de la llanura alta, de transición a la llanura baja, corresponde en algunas esquematizaciones a la denominada " zona de transferencia " . En esta faja (de extensión muy variable y con un carácter marcadamente inestable) el gradiente topográfico es menor y no hay más procesos erosivos activos pero tampoco deposición de sedimentos [4] .

Llanura inferior

El material más fino, por lo tanto más ligero, como arenas finas, limos y arcillas , es transportado por el río [10] durante más tiempo , y depositado en la zona denominada "llanura baja", que tiene una pendiente media inferior a la "llanura alta" y en el que el flujo de corriente pierde velocidad y capacidad de carga [28] .

Aquí el suelo es mayoritariamente arcilloso-limoso, por lo que tiende a ser impermeable, y es fácil la formación de praderas de agua , pantanos y marismas . El suelo es más fértil y fácilmente cultivable. Los acuíferos son más comúnmente del tipo artesiano , ya que los acuíferos a menudo están confinados entre horizontes arcillosos impermeables o de baja permeabilidad. Cuando el agua subterránea se encuentra con los sedimentos de baja permeabilidad de la llanura baja, a menudo suben a la superficie formando resurgimientos , un fenómeno típico, por ejemplo, de la llanura poveneciana .

Los cauces, debido a la muy baja pendiente topográfica y la consiguiente disminución de la velocidad de la corriente, tienden a deambular asumiendo una tendencia serpenteante . La formación de meandros se produce por un fenómeno de migración lateral del cauce, determinado por procesos de sedimentación y erosión a ambos lados del cauce del cauce. De hecho, en un cauce sinuoso (no rectilíneo) se distinguen un "lado convexo" (lado interior de la curva definida por el lecho) y un "lado cóncavo" (lado exterior de la curva). La masa de agua contenida en el cauce está sujeta a la fuerza centrífuga , que tiende a desplazar la masa de agua hacia el lado cóncavo, donde la velocidad de la corriente y por tanto su capacidad para erosionar los sedimentos es mayor y donde el fenómeno predominante es la erosión. ._ _ Por el contrario, en el sector del canal cercano al lado convexo, la velocidad de la corriente es menor: por lo tanto, el sedimento en carga tiende a asentarse y prevalece la sedimentación [29] .

Por lo tanto, mientras en el lado convexo hay una acumulación progresiva de material y en ese sector se llena el canal, en el lado opuesto la corriente erosiona gradualmente los sedimentos de la llanura aluvial y el canal se ensancha. Como consecuencia, el meandro adquiere una curvatura de "encaje" cada vez más acentuada. Este proceso continúa hasta que el "cuello" del meandro (figura contigua) se vuelve tan delgado que cede a una crecida, provocando el corte del meandro ( by- pass ) y la formación de un nuevo cauce que une los dos puntos con mayor curvatura. El cauce correspondiente al meandro abandonado queda como un meandro estancado y se va llenando de sedimentos finos ("clay plug" o tapón de arcilla ). El material arenoso-limoso que se acumula en el lado convexo constituye un cuerpo de barra ("barra de meandro" o barra de punta ), caracterizada por una estratificación inclinada en la dirección de crecimiento del meandro [30] [31] .

El material fino arrastrado por la corriente durante las crecidas, cuando las aguas tienden a desbordarse del cauce, tiende a asentarse en las laderas del propio cauce y formar depósitos en forma de cuña, los "bancos naturales", compuestos por alternancias de fina arena y capas limo-arcillosas, que se estrechan gradualmente hacia el exterior hasta fusionarse con la llanura de inundación. El fenómeno, en los canales sinuosos y serpenteantes, se acentúa más en el lado cóncavo de las sinuosidades, donde la fuerza centrífuga tiende a desplazar la dirección de mayor velocidad de la corriente. La ruptura de estos terraplenes, a veces provocada por inundaciones excepcionales, da lugar a depósitos más gruesos en forma de abanico o conoide (los "abanicos de ruta" o crevasse splay ) [32] .

La llanura baja cerca de la costa y cerca de las desembocaduras de los ríos que la construyen, puede pasar gradualmente a una llanura delta [33] .

Comunidad biológica

Las llanuras aluviales pueden desarrollar una gran variedad de ecosistemas , dependiendo del cinturón climático y del régimen de lluvias [34] . En pocas palabras, podemos mencionar las siguientes categorías ( geotopos ), que se pueden localizar en las zonas morfológicas propias de este ambiente:

Historia geológica

Este ambiente sedimentario ha existido desde que hubo agua líquida libre en la superficie terrestre sobre áreas continentales estables. Estas condiciones aparecieron y se estabilizaron gradualmente a lo largo del Arcaico , desde hace 3200 a 2400 millones de años [53] [54] . Las rocas sedimentarias de esta edad se han estudiado en América del Norte ( Canadá y Estados Unidos ), Sudáfrica ( Sudáfrica y Zimbabue ), el sur de la India y Australia Occidental . Los primeros depósitos de llanura aluvial verdaderos conocidos, caracterizados por canales de ríos entrelazados, se estudiaron en India en la región de Dharwar; datan de hace 3200-3000 millones de años, y tienen características sedimentológicas similares a las actuales [54] .

Durante mucho tiempo, las llanuras aluviales han estado desprovistas de formas de vida documentadas, al menos hasta la aparición de las primeras formas seguras de vida vegetal en el entorno subaéreo, en el Ordovícico Medio [55] . Sin embargo, es con el Paleozoico Superior que las áreas continentales son ampliamente colonizadas por formas de vida vegetal y animal [56] . En particular, con el Carbonífero las planicies aluviales costeras albergan bosques de clima húmedo y una fauna rica en artrópodos ( insectos y arácnidos ) y anfibios [57] . En el Pérmico , los reptiles hacen su aparición en las llanuras continentales, primero con formas primitivas, luego con los terápsidos : formas evolucionadas bien diferenciadas entre herbívoros y carnívoros [58] .

En el Mesozoico este ambiente es progresivamente invadido por los Arcosaurios , cuyos representantes más evolucionados se conocen como Dinosaurios , los cuales evolucionan ecosistemas con complejas relaciones tróficas [59] . Con el evento de extinción masiva del Cretácico tardío , estos son reemplazados por mamíferos, con formas predominantemente boscosas en el Paleógeno , mientras que a partir del Mioceno , con el establecimiento de condiciones relativamente más áridas, se extienden los pastizales y evolucionan los ungulados de tipo moderno [60] .

En Italia hay varios ejemplos en el pasado geológico de formaciones compuestas de sedimentos aluviales. Un ejemplo particularmente didáctico es el sistema de llanuras aluviales que ocupaba gran parte del área de los actuales Alpes del Sur (el llamado Dominio Sudalpino ) desde Lombardía hasta Trentino-Alto Adigio en el Pérmico Superior . Son sedimentos areno-conglomeráticos de color rojizo, depositados por la acción de corrientes principalmente entrelazadas en un ambiente árido o semiárido. En la zona más occidental (Lombardía) predominan los sedimentos conglomeráticos más gruesos, que constituyen el Verrucano Lombardo y representan sedimentos de llanura aluvial proximal ("llanura alta") [61] . Al este (Trentino-Alto Adige), esta formación pasa lateralmente a las areniscas de Val Gardena , que representan las facies distales (de la "llanura baja") del antiguo complejo aluvial, localmente con fósiles vegetales , incluso de porte arbóreo. Esta llanura estaba orientada al este hacia una zona costera, con sedimentos relacionados de un ambiente marino poco profundo ( formación Bellerophon ) [62] .

Otro ejemplo de un complejo aluvial en el dominio alpino del sur es la arenisca de Val Sabbia , en el este de Lombardía (provincias de Bérgamo y Brescia ) . Esta unidad estratigráfica, datable en el Triásico Superior ( Carniense ), se compone típicamente de litotipos terrígenos con un fuerte componente volcaniclástico (es decir, que contiene material de origen volcánico erosionado y sedimentado). Las estructuras sedimentarias (laminaciones cruzadas y gradaciones directas) son atribuibles a corrientes de agua de tipo fluvial. La asociación de facies sedimentarias puede interpretarse como un complejo aluvial de semi- clima árido pasando progresivamente hacia el norte a construcciones deltaicas y luego a facies de prodelta finamente estratificadas Los afloramientos actuales registran la presencia de al menos dos grandes construcciones aluviales y deltaicas, correspondientes a las dos áreas principales de afloramiento ( Val Brembana y Val Trompia - Val Sabbia ) y separados por una gran bahía marina con sedimentación carbonatada y mixta. Estos depósitos terrígenos derivan del desmantelamiento de construcciones volcánicas situadas al sur, en la actual zona del Po (entonces el mar estaba al norte) [63] [64] .

Exogeología

La condición básica para el desarrollo de facies geológicas y geomorfológicas de llanura aluvial en la superficie de un cuerpo celeste es la presencia estable de líquidos de baja viscosidad capaces de fluir con un comportamiento newtoniano y con un régimen predominantemente turbulento [65] [N 15] . En el sistema solar, objetos geológicos y elementos geomorfológicos atribuibles a procesos fluviales y aluviales en sentido estricto están presentes (así como obviamente en la Tierra) también en el planeta Marte [66] y en Titán (el satélite principal de Saturno ), con características morfológicas que son la expresión de procesos muy similares a los de la tierra [67] . Sin embargo, incluso en cuerpos celestes cuya superficie es sustancialmente anhidra y desprovista de líquidos (y lo fue también en el pasado geológico), como Venus [68] y nuestra Luna [69] , existen elementos morfológicos de un tipo similar, sin embargo, atribuible a la actividad volcánica y la excavación de canales por lavas claramente fluidas con capacidad mecánica erosiva. En tales casos el resultado, desde el punto de vista morfológico, es de hecho similar a las formas de erosión y sedimentación conocidas en la Tierra en los sistemas aluviales (que también pueden describirse como sistemas serpenteantes o entrelazados), y presupone la presencia de acumulaciones de material (en este caso en parte magmático y en parte detrítico) con un significado similar, como terraplenes naturales y barras de ríos [70] [N 16] . Elementos morfológicos similares a los cauces de los ríos pero derivados de la actividad volcánica, menos conocidos que los ejemplos citados anteriormente, también se han observado en otros cuerpos celestes del sistema solar, como el planeta Mercurio [71] e Io [72] , un satélite de Júpiter caracterizado por un intenso vulcanismo .

Marte

Sedimentos similares a los depósitos aluviales probablemente también estén presentes en el planeta Marte , probablemente desarrollados en condiciones similares a las de la Tierra primitiva. Tanto canales entrelazados como serpenteantes ubicados dentro de surcos de valle (un ejemplo muy citado es Melas Chasma ), y formaciones geológicas similares a sistemas delta han sido detectados por medio de sondas espaciales (principalmente a través de sensores remotos fotográficos) [73] . Se cree que estas formaciones se originaron entre el Noaquiense superior y el Esperiano inferior, periodo cronológico cuya datación se estima entre 3900 y 3500 millones de años (correspondiendo por tanto a la parte más antigua del Arcaico terrestre ) [74] . Las imágenes de alta resolución ( High Resolution Imaging Science Experiment - Mars Reconnaissance Orbiter ) permitieron reconocer [75] características morfológicamente interpretables como estructuras de origen fluvial (barras, terraplenes y grietas ), y excluir su origen eólico.

La distribución y configuración de estas estructuras están de acuerdo con una red de drenaje natural y tienen indudables similitudes con las morfologías asociadas en la Tierra con corrientes de agua en áreas continentales. Esto apoyaría la hipótesis de que en el pasado geológico de Marte existió agua en estado líquido [77] . Actualmente, las condiciones de presión atmosférica y temperatura de la superficie marciana no permiten la presencia estable de agua libre salvo quizás en las regiones inferiores, que se encuentran por encima del punto triple del agua [78] [N 17] . Según hipótesis alternativas, las formaciones geológicas indicadas también podrían haberse originado a partir de dióxido de carbono líquido [79] (actualmente presente en cantidades considerables como hielo en los casquetes polares de Marte) o de metano líquido [80] .

La misión (iniciada en 2012) del Mars Science Laboratory (conocido como Curiosity ) [81] , ha permitido por primera vez obtener imágenes en primer plano de sedimentos marcianos que pueden interpretarse como depósitos aluviales [76] . Son rocas sedimentarias clásticas de granulometría muy variable (conglomerados, areniscas y limolitas). Los gránulos ( clastos ), de los que se componen los sedimentos, se caracterizan por una mala selección y por una forma variable de subanular a subredondeada, características que sugieren su reelaboración por corrientes de agua de tipo fluvial. Los depósitos arenosos aparecen organizados en capas, a veces con estructuras sedimentarias evidentes (laminación cruzada o estratificación cruzada ), que son la expresión de dunas submarinas, alternadas con limolitas laminadas. Su granulometría, sin embargo, es tal (arenas gruesas y muy gruesas, con gránulos de hasta más de 2 mm) que quedan excluidas de las estructuras de dunas de viento (es decir, originadas por el viento) [82] . Estos sedimentos pueden interpretarse, por tanto, como depósitos de cauces fluviales y, en general, de llanura aluvial [83] .

Titán

El único otro cuerpo celeste conocido en el sistema solar (además de la Tierra) en cuya superficie actualmente hay líquidos permanentemente presentes, es el satélite mayor de Saturno , Titán , con una atmósfera mucho más densa que la de la tierra (5,3 kg/m³ contra 1,27 kg/m³ de la Tierra) [67] y con una presión atmosférica un 50% (1,5 bar) superior a la de la Tierra [84] . Las condiciones de la superficie de Titán se conocen desde hace algunos años gracias a la misión espacial Cassini-Huygens , a partir de 2004 [85] , año en que la sonda entró en órbita sobre Saturno .

El satélite está cubierto en gran parte por mares y lagos de hidrocarburos líquidos (metano y etano sobre todo); También se encontró una red hidrográfica real, tanto ramificada como serpenteante, con una morfología completamente similar a la de los equivalentes terrestres. En el satélite, según todas las evidencias recogidas hasta ahora por la misión Cassini, existe un ciclo hidrológico fijado no sobre el agua sino sobre los hidrocarburos , con evaporación, precipitación atmosférica, red de drenaje y cuencas de recogida de fluidos. Si bien las imágenes de radar recolectadas hasta el momento no tienen suficiente detalle para el reconocimiento de elementos morfológicos de pequeña y mediana escala (como terraplenes y barras naturales), es bastante probable que se hayan formado depósitos de tipo aluvial en este contexto [86]. ] .

La imagen de primer plano de la superficie de Titanio reportada por el módulo Huygens muestra depósitos de apariencia y consistencia [N 18] similares a los de arena, con guijarros bien redondeados similares a los presentes en los sedimentos fluviales terrestres de arroyos entrelazados. En este caso, los guijarros están compuestos por hielo de agua [N 19] , y el sedimento probablemente esté siempre formado por fragmentos de hielo y partículas orgánicas ( tolina ) [87] derivadas de la fotólisis de hidrocarburos atmosféricos por la luz solar [88] y precipita con las "lluvias" de hidrocarburos líquidos. Es interesante notar las evidentes depresiones en forma de semilunas ubicadas en la base de algunos cantos rodados (por ejemplo en la base del canto rodado justo debajo del centro de la imagen), que por analogía con los sedimentos terrestres pueden interpretarse como fenómenos de erosión. producidos por la acción de corrientes unidireccionales de fluidos, con características reológicas similares a las del agua [89] . En este caso se trata de medias lunas de corriente [90] , cavidades de arco que se forman cerca de un clasto, en la parte de sobrecorriente (los vértices del arco indican por tanto la dirección y la dirección de la paleocorriente), bajo la acción de una lámina de agua corriente [91] . Cabe señalar por otro lado que la evidencia de la imagen no muestra la presencia de fluidos en el momento del disparo. Además, mientras en la Tierra esta tipología de estructuras se encuentra sobre todo en ambientes aluviales, costeros o subglaciales como formas producidas por corrientes de agua y muy subordinadamente por corrientes de viento , en Marte por ejemplo su génesis parecería más ambigua, estando ambas en contextos de sedimentación eólica , ambos en contextos que pueden interpretarse como fluviales (a partir de inundaciones catastróficas) [92] .

Venus

También en Venus la presencia de canales con patrones tanto entrelazados como serpenteantes [70] y formaciones que pueden interpretarse como barras de meandro y edificios delta, con caracteres morfológicos muy similares (aunque no idénticos) a los análogos terrestres y desarrollo a veces igual a cientos o miles de kilómetros [68] . En particular [68] , los meandros de Venus son similares a los terrestres en cuanto a las medidas de longitud de onda y amplitud de los meandros, pero la relación entre las dos medidas (longitud de onda/amplitud) y el radio de curvatura son ligeramente superiores para los meandros. Meandros de Venus. Estos caracteres muestran una sinuosidad general menos marcada que los análogos terrestres y parecerían indicar características de flujo que no son completamente asimilables [68] .

Por otro lado, considerando las condiciones extremas de presión y temperatura en la superficie de Venus [93] , generalmente se acepta que ni el agua ni ninguno de los líquidos mencionados anteriormente pueden estar en el origen de estas estructuras [94] . Ni siquiera el ácido sulfúrico procedente de las nubes atmosféricas [95] puede haberlos determinado, ya que la alta temperatura en las capas bajas de la atmósfera (437-467 °C) induce su vaporización. Es igualmente improbable que se trate de estructuras creadas en el pasado lejano del planeta, en condiciones hipotéticamente menos extremas que las actuales, debido al elevado dinamismo de la corteza venusina [96] [N 20] .

En 1998 se avanzó la hipótesis [97] de que los canales y estructuras relacionadas fueron creados por el flujo de lavas no silicatadas (con composición carbonatada ), cuya viscosidad a temperaturas como las de la superficie de Venus es compatible con estas morfologías y con la tiempo necesario para excavar los propios canales (mientras que la mayoría de las lavas silíceas de composición basáltica , las menos viscosas que se conocen, solidificarían demasiado rápido y darían lugar a estructuras muy diferentes). Las únicas erupciones de carbonatita observadas en la Tierra ( volcán Ol Doinyo Lengai , Tanzania ), han dado lugar a lava a baja temperatura (500-600 °C) y muy baja viscosidad, similar en apariencia y consistencia al lodo . Se trataría por tanto de magmas con características reológicas bastante próximas a las del agua y capaces de dar lugar a estructuras sedimentarias comparables. Otros fluidos de origen volcánico con un comportamiento reológico similar al del agua en las condiciones de la superficie de Venus [98] serían el azufre , o incluso rocas efusivas a temperaturas eruptivas extremadamente altas (superiores a 1200 °C) como las komatiitas [N 21] o todavía lavas basálticas tal vez similares a los basaltos lunares ricos en hierro y titanio [N 22] En estos casos, el equivalente de los sedimentos aluviales terrestres serían fracciones de magma cristalizadas y fragmentos de roca erosionados y absorbidos por los mismos [99] .

Luna

También en el caso de la Luna, las características del propio satélite (demasiado pequeño para haber tenido alguna vez una presión atmosférica significativa ), y la ausencia sustancial de minerales hidratados en las muestras de superficie disponibles, conducen a la interpretación de ríos similares a canales. morfologías tipo como formas derivadas de la actividad volcánica. La sinuosidad de estos canales es muy variable, pero generalmente menor que la de los análogos terrestres. Hay terraplenes naturales (diques ) , y la relación entre el ancho y la profundidad de los canales es generalmente alta (de 4/1 a 11/1) [100] .

Su perfil puede tener forma de V o de U, según el estado de degradación de los flancos de los propios canales. Su desarrollo puede ser de decenas de kilómetros: el mayor canal conocido es el Vallis Schröteri, que alcanza unos 175 km de longitud y una anchura máxima de unos 10 km, y se caracteriza por terrazas naturales internas, debido a la reincisión del cauce del río. por varias generaciones de flujos. Estos elementos morfológicos, en la terminología exogeológica tradicional, se clasifican en las categorías Rimae para los más pequeños (kilómetros o decenas de kilómetros de largo y cientos de metros o kilómetros de ancho), y Valles para los más desarrollados (decenas o cientos de kilómetros de ancho). de largo y hasta decenas de kilómetros de ancho) [100] .

Los canales lunares a menudo se originan repentinamente a partir de áreas topográficamente deprimidas (típicamente crateriformes) que probablemente representan antiguos centros eruptivos, mientras que en el extremo distal generalmente carecen de elementos morfológicos definidos (como sería, por ejemplo, un verdadero delta de un río ). Probablemente esto se deba tanto a procesos de enterramiento por flujos sucesivos como a la fluidez de las lavas responsables de la excavación de los canales, que impidió el desarrollo y conservación de los depósitos terminales [69] [100] .

Los fluidos responsables de estas morfologías son probablemente lavas de tipo basáltico, más fluidas que la mayoría de los análogos terrestres (basaltos con un alto contenido en hierro y titanio ) [98] [101] . Dado que la Luna se encuentra actualmente desprovista de actividad geológica significativa, la formación de estas estructuras se produjo en el pasado remoto del satélite, en las eras geológicas anteriores al Eratosteniense , que tiene su límite inferior hace unos 3200 millones de años, y probablemente en el superior . Imbrian (3800-3200 Ma), caracterizado por las grandes efusiones basálticas que llenaron las cuencas lunares [102] .

Interés económico

Historia de la presencia humana

Estas áreas son de primordial importancia para la economía humana, ya que contienen concentraciones de población entre las más importantes del mundo y los mayores recursos agrícolas e industriales (para dar algunos ejemplos, los valles del río Amarillo , el Ganges , el Indo , el Nilo , Tigris y Éufrates , Volga , Po ) [16] .

Esta preeminencia tiene orígenes históricos, ya que las culturas urbanas se han desarrollado preferentemente en este contexto ambiental [103] [104] desde el Neolítico . Por citar las más conocidas: la cultura sumeria [105] y la egipcia [106] , desarrolladas en el llamado creciente fértil , región delimitada por las llanuras aluviales del Nilo, el Jordán y el Tigris-Éufrates, pero también, por ejemplo, las culturas del valle de 'Indo y las de las llanuras de China . De hecho, el entorno de llanura aluvial ofrecía, por un lado, una amplia disponibilidad de recursos agrícolas cuyo excedente podía invertirse en el desarrollo de las comunidades urbanas, por otro lado, una mayor facilidad de comunicación que favorecía el transporte y el intercambio de mercancías y, por lo tanto, el surgimiento de comercio organizado [107] [108] . Por estas razones, el control de estas áreas ha sido fundamental para el desarrollo de las entidades estatales y ha condicionado muchas veces su política de expansión [103] [N 23] .

Esta situación acompañó y ciertamente condicionó toda la historia humana, hasta la revolución industrial europea que tuvo lugar en la segunda mitad del siglo XVIII. Desde este evento, las zonas de llanuras aluviales (primero en Europa, luego en todo el mundo) han experimentado a menudo un desarrollo urbano e industrial cada vez mayor, con fenómenos de inmigración del campo a las ciudades ( urbanismo ) que a veces, al menos en los países más desarrollados , ha eclipsado su vocación agrícola original [109] . Paralelamente a este tipo de desarrollo, también se han presentado problemas ambientales generalizados, como la contaminación y la inestabilidad hidrogeológica , ligados tanto al aumento de las concentraciones urbanas e industriales, como a la explotación del territorio por una agricultura cada vez más intensiva y tecnológica [110]. .

Agricultura y ganadería

Como se mencionó, estas son las actividades económicas más antiguas practicadas en estas áreas, que son especialmente adecuadas para la accesibilidad, debido a la presencia de grandes áreas planas favorables para la construcción de vías de comunicación, y vastas reservas de agua dulce (como agua superficial). o agua subterránea ) para uso humano, riego de cultivos y ganado [N 24] [103] . Las características de fertilidad del suelo varían considerablemente según el clima [111] .

La necesidad de regar los campos para asegurar el abastecimiento de agua constante y en el momento adecuado para los cultivos ha llevado a la excavación de canales de riego , con un impacto significativo en la hidrografía local , muchas veces modificada radicalmente con el desvío de cursos de agua existentes y la conexión de cursos de agua previamente separados [112] . Paralelamente, la necesidad de regular las crecidas de los ríos y de eliminar o limitar las crecidas ha llevado a la construcción de diques y presas artificiales [107] .

Potencial minero

Los sedimentos arenosos y arenosos de origen aluvial son, a escala global, los más abundantes en las secciones estratigráficas [113] , junto con los sedimentos deltaicos (alrededor del 50%). Los sedimentos arcillosos también están muy extendidos en las zonas de llanuras aluviales. Esto las convierte en fuentes de materiales inertes para la construcción de primera importancia, imprescindibles para el desarrollo de la industria extractiva para la fabricación de cemento , mortero y ladrillos [103] . Un ejemplo significativo es la historia de posguerra de la extracción de áridos del río Po . Desde la década de 1950, las concesiones para la extracción de áridos del lecho del río han aumentado considerablemente para impulsar el desarrollo del sistema vial y la construcción. Las cantidades extraídas del Po han aumentado progresivamente desde 2,5 millones de m 3 /año hasta un valor estimado de unos 12 millones de m 3 /año. Desde 1983 se ha invertido la tendencia y las cantidades extraídas se han reducido progresivamente y se han establecido controles más estrictos sobre las cantidades realmente extraídas. Más recientemente, en el período 1982-2005, las extracciones concedidas por la AIPO ascendieron a unos 16 millones de m 3 , equivalentes a unos 700.000 m3 /año, de los cuales el 86 % en el curso principal del río y el 14 % en la zona del delta. A lo largo del río hay unos 60 sitios para la extracción de áridos [114] .

En los sedimentos aluviales, los minerales pesados ​​[N 25] [113] [115] , valiosos o para uso industrial, pueden ser aislados por erosión . Ejemplos clásicos son las arenas y gravas auríferas aluviales , también presentes en algunos ríos italianos, como el Ticino y el Dora Baltea [116] , y las inundaciones diamantíferas presentes en los países sudafricanos [117] , en la India (por ejemplo en la región de Golconda , en el centro-sur de la India) [118] y en Brasil [119] .

Las mineralizaciones de uranio pueden estar presentes en sedimentos aluviales [120] : en este caso, a menudo se observa una estrecha asociación entre las facies sedimentarias y la presencia de mineral. Un ejemplo clásico son las mineralizaciones en sedimentos triásicos y jurásicos de la meseta de Colorado y Utah (Formación Morrison), donde el mineral se concentra en correspondencia con asociaciones de facies de canales abandonadas o parcialmente abandonadas ricas en arcilla y materia orgánica , con areniscas en forma lenticular permeable. cuerpos de limitada extensión lateral, y asociados en su mayor parte a material carbonoso y restos vegetales. Los minerales de interés ( óxidos de uranio y vanadio , como la carnotita ) son solubles y móviles en condiciones oxidantes . El aislamiento de los cuerpos arenosos incrustados en las arcillas predominantes y la presencia de materia orgánica en descomposición provocan condiciones reductoras locales en las aguas del estrato que inducen la precipitación del mineral. Este último ocurre principalmente en la interfaz entre sedimentos arenosos permeables y sedimentos envolventes arcillosos-limosos de baja permeabilidad [121] .

En general, en las facies de la planicie de inundación pueden existir niveles de carbón [122] , que pueden ser extraídos donde alcanzan suficiente frecuencia y espesor. Estos niveles tienen su origen en la deposición de materia orgánica vegetal en marismas ( ciénagas ) dentro de las áreas intercanales, en la planicie de inundación [123] , y tienen una distribución generalmente muy irregular y poco predecible, pudiendo ser grabados y removidos parcialmente por la continua migración lateral de los canales. Su conservación depende de la tasa de hundimiento [124] , que debe ser alta para permitir el entierro rápido de los restos vegetales y la eliminación del trabajo de los carroñeros y de la oxidación . La extracción del mineral en este tipo de yacimientos, donde la concentración del mineral los hace económicos, se realiza tanto por día, en minas a cielo abierto , como a través de túneles subterráneos [125] .

Potencial de exploración de hidrocarburos

El sistema aluvial no es muy favorable a la formación de hidrocarburos. Esto se debe a que muchas veces las condiciones de sedimentación de este ambiente son oxidantes y por lo tanto no favorecen la acumulación y conservación de materia orgánica . Además, la materia orgánica, aun cuando se conserva, es de tipo continental, más favorable a la formación de carbón y gas natural que el petróleo [113] [N 26] . Por otro lado, las rocas y sedimentos aluviales arenosos y arenosos, especialmente pertenecientes a la facies canal [126] , son rocas reservorio de primera importancia por sus buenas características petrofísicas ( porosidad y permeabilidad ), cuando las condiciones estructurales de la cuenca sedimentaria lo permiten. en niveles de origen aluvial para entrar en contacto con rocas generadoras de buena calidad . El potencial de los sistemas aluviales difiere considerablemente entre los sistemas de canales entrelazados y los sistemas de meandros [127] :

Riesgo hidrogeológico y ambiental

Las áreas de planicies aluviales están sujetas a un alto riesgo hidrogeológico , también en consideración a la alta concentración de población y actividades industriales y agrícolas.

Notas

Explicativo

  1. ^ Sedimentos compuestos por fragmentos (clastos) de rocas preexistentes. Véase también rocas sedimentarias clásticas .
  2. ^ En algunos casos, sin embargo, las llanuras aluviales pueden ser adyacentes u ocupar cuencas endorreicas , sin acceso al mar.
  3. ^ La pendiente topográfica expresa la variación de altitud con respecto a una dirección dada. En los mapas topográficos , la pendiente es siempre perpendicular a las curvas de elevación y expresa la máxima pendiente local del terreno.
  4. ^ Se exagera el espesor de la capa a baja velocidad en contacto con el fondo marino por razones de claridad del patrón.
  5. ^ El perfil vertical medido desde el fondo hasta la superficie del agua.
  6. ^ Al aproximar las condiciones de flujo a un flujo laminar ideal, la velocidad de caída de las partículas depende (además de la aceleración de la gravedad , también de la densidad y viscosidad del fluido y de la densidad de las propias partículas) también de la diámetro de las propias partículas; intuitivamente: considerando constantes las condiciones de gravedad y fluido, para cada diámetro de partícula habrá una velocidad crítica por debajo de la cual la partícula precipita. Véase sedimentación libre . En realidad, las condiciones de flujo son generalmente turbulentas , por lo que existe una interacción entre las partículas que hace mucho más complejo el cálculo de la tasa de caída; sin embargo, la selección de las partículas por diámetro a lo largo de la vertical se respeta sustancialmente, como se deriva de la observación experimental.
  7. ^ El tamaño medio o mediano está influenciado por la carga total, y es un buen índice descriptivo del sedimento, pero no permite expresar la competencia real de la paleocorriente.
  8. ^ En canales del tipo trenzado , las barras de río tienden a migrar en la dirección de la corriente, que coincide con la dirección de máxima pendiente regional. Por otro lado, en los sistemas tipo meandro, las barras de meandro se desarrollan paralelas a la trayectoria del propio meandro y migran transversalmente a la dirección de la pendiente regional. Los cauces sinuosos (intermedios entre el tipo entrelazado y el tipo serpenteante), se caracterizan por barras fluviales y por barras de meandros incipientes.
  9. ^ Activos ya que son los portadores de sedimentos, el asiento de los procesos físicos de mayor energía y tienden a migrar lateralmente, afectando los aluviones más antiguos.
  10. ^ Todos estos elementos están genéticamente ligados entre sí: las rejas son parte de los canales y los terraplenes naturales son construidos por los propios canales.
  11. ↑ Esta terminología, informal aunque ahora ampliamente utilizada porque es inmediata y didáctica, corresponde a los términos anglosajones upland y lowland .
  12. ^ En la terminología técnica detallada, según la morfología, se distinguen las siguientes: barras longitudinales, con el eje mayor alargado en la dirección del canal; barras transversales, con el eje mayor alargado transversalmente al canal, y barras linguoides, barras tendencialmente transversales, semilunares, con el vértice en la dirección de la corriente
  13. ^ La escala vertical está exagerada en comparación con la horizontal (alrededor de 2:1) para mostrar los mejores detalles.
  14. ^ Las plantas hidrofílicas viven parcial o totalmente sumergidas en agua, como los nenúfares o el ceratofillo .
  15. ^ La turbulencia del caudal aumenta su capacidad erosiva, lo cual es fundamental para la excavación de cauces tipo río.
  16. ↑ Lo que cambia es la naturaleza del fluido: agua sólo en el caso de la Tierra y, con toda probabilidad, de Marte, mientras que en los demás casos son agentes líquidos que aún permiten procesos de erosión y acumulación similares.
  17. ^ Punto en el diagrama de fase de presión-temperatura que representa la coexistencia de las tres fases del agua: sólida , líquida y gaseosa .
  18. ^ Determinado por la sonda utilizando un penetrómetro .
  19. ^ Probablemente en formas compatibles con la temperatura de -180 °C de la superficie de Titán.
  20. ↑ La superficie de Venus tiene pocos cráteres de impacto de meteoritos (similares a la Tierra), y generalmente se cree que esta particularidad es una prueba de que la superficie en sí es bastante joven desde un punto de vista geológico y en continua transformación debido al trabajo de la tectónica .
  21. ↑ Lavas ultramáficas derivadas del manto , con composición magnesiana , muy pobres en sílice , potasio y aluminio , que en la Tierra están sustancialmente restringidas al Arcaico (con pocos términos conocidos en el Proterozoico y Fanerozoico ), probablemente relacionadas con una temperatura de la Tierra manto más alto que el actual.
  22. ^ Mucho más fluido que los tipos conocidos de basaltos en la Tierra. Véase también Mares de basalto .
  23. ↑ Piénsese en la enorme importancia que tuvo para la antigua Roma en la época imperial ( siglo I - V ) el suministro de cereales del valle del Nilo .
  24. ^ El concepto de agricultura se entiende aquí en el sentido más amplio, incluyendo también la cría de ganado (que en todo caso aprovecha los recursos vegetales del territorio).
  25. ^ Convencionalmente, hablamos de minerales pesados ​​para minerales con un peso específico superior a 2,85 g/cm³. Sumergidos en bromoformo , estos minerales van al fondo, lo que les permite separarse de especies mineralógicas más ligeras (por ejemplo , mica y feldespato ).
  26. ^ La materia orgánica procedente de procesos biológicos puede ser tanto de origen continental como marino. La materia orgánica de origen continental contiene principalmente material leñoso , herbáceo y húmico , bajo en lípidos , que tiende a dar lugar con mayor facilidad al gas natural y al carbón, mientras que la materia orgánica de origen marino o mixta (principalmente de algas , cianobacterias , resinas y cutículas de las plantas terrestres) proviene tanto del petróleo como del gas natural. Los hidrocarburos y el carbón se forman a partir de la transformación posterior al entierro de la materia orgánica, el llamado kerógeno . El kerógeno tipo III es el que con mayor frecuencia se origina en el ambiente de planicies aluviales.
  27. ^ Ver también: Hundimiento # Fenómenos notables de hundimiento en Italia

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Bibliografía

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