INVESTIGADORES
MILANA Juan Pablo
congresos y reuniones científicas
Título:
La anormal estructura de la capa de saltación en las dunas de grava de Purulla, Puna Austral
Autor/es:
MILANA, J. P. AND ,KROHLING, D.M.
Lugar:
Salta
Reunión:
Congreso; XIII Reunión Argentina de Sedimentología; 2012
Institución organizadora:
Asociación Argentina de Sedimentología
Resumen:
La zona de Purulla (Catamarca), en la Puna austral, es conocida por las impresionantes estructuras de deflación eólica comparadas hace más de 20 años con morfologías observadas en Marte. Más recientemente, se ha determinado la existencia de formas de lecho eólicas sobredimensionadas tanto en sus características texturales como en sus tamaños, para lo que es considerado normal en medios terrestres (Milana, 2009; Milana et al., 2010a). Algunas formas de lecho básicas, como los megaripples, presentan tamaños de grano de hasta 3-4 cm de diámetro, en algunos casos con una media de 1,5 cm. Estos se pueden encontrar componiendo acumulaciones mayores de grava formando dunas, cuya estructura interna se resolvió con georadar (Milana et al., 2010b). Uno de los objetivos de la investigación es determinar si dichas estructuras son hoy activas y si se encuentran en equilibrio con el transporte que se registra en la locación. Indicios de la real actividad del sistema fueron recogidos en base a: 1) retrabajo eólico de huellas elaboradas recientemente, 2) reconstrucción del tip line de los megaripples más gruesos, en el término de un año, 3) relleno de pozos excavados a fin de estudiar la estructura interna de estas formas de lecho. Debido a la evidente intensidad de los vientos, se diseñaron muestreadores reforzados con el fin de poder capturar parte de la fracción de los sedimentos transportados por el viento. La importancia de este estudio radica en: 1) el estudio del origen de estas formas de lecho, que podría estar relacionado con una alta concentración de la capa de transporte, facilitada por la gran cantidad de tefra en el ambiente, y 2) la determinación del grado de peligrosidad de estos eventos en estructuras y organismos. Los muestreadores se diseñaron como trampas aerodinámicas a alturas sucesivas, en forma de cajoneras con entrada mayor a la salida; la desaceleración del viento hace que las partículas mayores principalmente queden atrapadas allí. Estos muestreadores presentan la desventaja que vientos fuertes, pero con capa de transporte empobrecida, pueden vaciar parcialmente el colector del sedimento, pero se estima que el material más grueso será enriquecido, por lo cual la muestra recogida es indicativa solamente de los fragmentos más gruesos y no de la composición total de la capa de transporte a la altura de muestreo. Se tomaron así 10 muestras cada 13 cm de altura, hasta 1,30 m, en tres torres distribuidas en la zona de Purulla: dos en las dunas de grava (frente y retaguardia) y una en los megaripples gigantes. Los tipos de granos son básicamente: 1) líticos (vulcanitas y metasedimentitas de peso especifico 2,5-2,6 g/cm3) y 2) tefra (peso específico variable entre 0,0 y 1,5 g/cm3). Los resultados obtenidos son más que interesantes ya que demuestran que una parte importante de los tamaños de grano que se pensaba se transportarían en forma de creep (reptación), en realidad lo hacen en saltación durante los eventos ventosos de mayor intensidad. El creep que debía ser muestreado por el primer muestreador, no fue debidamente caracterizado debido a que el viento erosionó la base del cajón, dejando la entrada inalcanzable para la población en creep. Debe notarse que la erosión removió grava de 2 cm de diámetro y densidad normal, en promedio. Prácticamente nada de esta grava resultó atrapada en los cajones, aunque algunos clastos líticos de hasta poco mas de 1 cm fueron colectados hasta una altura de 70 cm. Cabe sin embargo destacarse, que aproximadamente el 80-85% de la composición interna de las dunas y megaripples corresponde a clastos de tefra, y que los fragmentos líticos se ubican principalmente en la superficie, protegiendo en cierta forma a los sedimentos de una erosión más rápida. En el caso de las dunas de Purulla, la fracción colectada en la mayoría de los muestreadores es clasificable como grava arenosa, y en general es algo más fina que las fracciones muestreadas del interior de la duna, lo cual sugiere que el transporte actual registrado está en perfecto equilibrio con la composición interna de estas macroformas de lecho. Para las muestras recogidas en los megaripples se puede llegar a las mismas conclusiones, salvo por el hecho de que la población de granos de la cresta del megaripple es formada por creep, fracción que no fue muestreada exitosamente. Sin embargo, las evidencias de que ocurre creep activamente, en las mismas fracciones observadas, surgen a partir de la reconstrucción de las crestas de ripples que año a año se disturban por el tránsito de vehículos. No es completamente anormal que fragmentos de grava sean movilizados por el viento. Se ha registrado, que durante intensos vientos, pequeños guijarros han sido incrustados en postes de madera, hasta 5 m de altura, sin embargo, dichos procesos son anormales dado que no se encuentran asociados a formas de lecho que sugieran que estos procesos de transporte ocurren frecuentemente, y que existe un flujo sedimentario permanente. Lo más llamativo de los resultados obtenidos es que la estructura de la cortina de saltación parece ser bastante homogénea hasta al menos un metro de altura. En general, el pico de energía cinética de los granos en saltación ocurre a menos de 10 cm del piso en las fracciones arena. Es conocido que al aumentar el tamaño de grano, aumenta la energía cinética de la cortina, y aumenta el largo promedio de los saltos. En las muestras no se puede observar que exista una tendencia definitiva en relación a la energía cinética, pero claramente, los granos de igual porte atrapados en las cajas superiores, llevan mucha más energía cinética que los inferiores. Al no tratarse de un muestreo cuantitativo sino cualitativo, no se puede conocer el flujo real de granos a diferentes alturas. Como indicador adicional de la energía cinética en función de la altura, se ha usado el daño a la pintura de los cajones. En el caso de los cajones en las dunas de Purulla, se documentó perfectamente que la pintura sufrió más desgaste a aproximadamente 70-80 cm del suelo. Este concepto es importante a tener en cuenta debido a que el gradiente de velocidad del viento cerca de la superficie es muy alto, por lo que cuanto más alto salta un grano, la velocidad que puede imprimirle el viento es mucho mayor, generando en este caso una retroalimentación peligrosa en términos de riesgo natural. La importancia de determinar el espesor de la cortina de saltación podría explicar la presencia de megaripples anormalmente grandes en este sector. En los túneles de viento, Bagnold (1941) observó que la mayoría de los granos viaja entre 1-2 m de altura, mientras que el 90% del transporte de arena en superficies aluviales ocurre por debajo de los 60 cm (Sharp, 1964). En general, se estima que la cortina de saltación tiene un espesor de 10 veces la altura de salto promedio. Si consideramos el pico de energía cinética como la altura media de salto, entonces podríamos concluir que el espesor de la cortina de saltación durante eventos estacionales ventosos, es de 6-8 m. Por otro lado, es importante destacar que es justamente la cortina de saltación la que absorbe la energía cinética del viento, por lo que cuanto menor es la densidad de los granos, la energía cinética del viento es distribuida en una mayor población generando una cortina de saltación mucho más densa que la normal. Si bien el contraste de densidad entre fluidos influye en la longitud de onda de las perturbaciones hidrodinámicas cíclicas definidas acorde a la ecuación de ondas de gravedad de Helmholz, es la diferencia de velocidad la que influye más, en este caso, generada por el importante freno del viento debido a la gran cantidad de granos en saltación que multiplican impactos y generan una gran resistencia al viento. Por ello, las observaciones iniciales efectuadas en base a los muestreadores sugieren que el modelo ondulatorio que fuera mencionado anteriormente para explicar el crecimiento anormal de estas formas de lecho (Milana, 2009), es el que mejor se adapta a los diferentes parámetros observados en la región. Son pocos los avances efectuados en este modelo físico de transporte de sedimentos, debido a la preferencia general por el modelo balístico, por lo que se espera que este aporte motive la re-evaluación de estos modelos, que permitirían explicar no solo las formas terrestres y sus disimiles longitudes de onda, sino la gran cantidad de megaripples observados en otros planetas, como Marte. Referencias Bagnold, R.A., 1941. The physics of blown sand and desert dunes. London, Methuen, 265 págs. Milana, J.P., 2009. The largest wind ripples on Earth? Geology (GSA), 37: 343?346. Milana, J.P., Forman, S. y Kröhling, D., 2010a. The largest wind ripples on Earth: Reply. Geology Forum, 38: e219-e220. Milana, J.P., Kröhling, D., Peralta, C y Viramonte, J., 2010b. A GPR 3D study of aeolian gravelly dunes of Puna and implications to the Holocene wind regimes of NW Argentina. Abstract, pág. 605, XVIII ISC (IAS), Mendoza. Arg. Sharp, R., 1964. Wind-driven sand in Coachella Valley, California. Geological Society of America Bulletin, 75(9):785-804.