Un abanico aluvial es una acumulación de sedimentos que se extiende en abanico desde una fuente concentrada de sedimentos, como un cañón estrecho que emerge de un acantilado . Son característicos de terrenos montañosos en climas áridos a semiáridos , pero también se encuentran en ambientes más húmedos sujetos a lluvias intensas y en áreas de glaciación moderna . Varían en área desde menos de 1 kilómetro cuadrado (0,4 millas cuadradas) hasta casi 20.000 kilómetros cuadrados (7.700 millas cuadradas).
Los abanicos aluviales se forman típicamente cuando el flujo emerge de un canal confinado y tiene libertad para extenderse e infiltrarse en la superficie. Esto reduce la capacidad de transporte del flujo y da como resultado la deposición de sedimentos. El flujo puede adoptar la forma de flujos de escombros poco frecuentes o de uno o más arroyos efímeros o perennes.
Los abanicos aluviales son comunes en el registro geológico , como en las cuencas del Triásico del este de América del Norte y en la arenisca roja del sur de Devon . Es probable que estos depósitos de abanicos contengan las mayores acumulaciones de grava del registro geológico. También se han encontrado abanicos aluviales en Marte y Titán , lo que demuestra que se han producido procesos fluviales en otros mundos.
Algunos de los abanicos aluviales más grandes se encuentran a lo largo del frente montañoso del Himalaya en la llanura indogangética . Un desplazamiento del canal de alimentación (una avulsión nodal ) puede provocar inundaciones catastróficas, como ocurrió en el abanico del río Kosi en 2008.
Un abanico aluvial es una acumulación de sedimentos que se extiende en abanico a partir de una fuente concentrada de sedimentos, como un cañón angosto que emerge de un acantilado . Esta acumulación tiene la forma de una sección de un cono poco profundo , [1] con su vértice en la fuente de sedimentos. [2]
Los abanicos aluviales varían mucho en tamaño, desde sólo unos pocos metros de ancho en la base hasta 150 kilómetros de ancho, con una pendiente de 1,5 a 25 grados. [1] Algunos abanicos aluviales gigantes tienen áreas de casi 20.000 kilómetros cuadrados (7.700 millas cuadradas). [3] La pendiente medida desde el ápice es generalmente cóncava, con la pendiente más pronunciada cerca del ápice (el abanico proximal [4] o cabeza de abanico [5] ) y volviéndose menos pronunciada más afuera (el abanico medial o abanico medio ) y haciéndose menos profundo en los bordes del abanico (el abanico distal o abanico exterior ). Los depósitos de tamiz , que son lóbulos de grava gruesa, pueden estar presentes en el abanico proximal. Los sedimentos en un abanico aluvial son generalmente gruesos y mal clasificados, y los sedimentos más gruesos se encuentran en el abanico proximal. [6] [7]
Cuando en la llanura aluvial hay suficiente espacio para que todos los depósitos de sedimentos se dispersen sin entrar en contacto con otras paredes del valle o ríos, se forma un abanico aluvial libre. Los abanicos aluviales libres permiten que los sedimentos se dispersen de forma natural y la forma del abanico no se ve afectada por otras características topológicas. Cuando la llanura aluvial es más restringida, de modo que el abanico entra en contacto con barreras topográficas, se forma un abanico confinado. [8]
La erosión por oleaje o por canal del borde del abanico ( erosión lateral ) a veces produce un abanico "recortado en la punta", en el que el borde del abanico está marcado por un pequeño escarpe. [9] Los abanicos recortados en la punta pueden registrar cambios climáticos o procesos tectónicos, y el proceso de erosión lateral puede mejorar el potencial de acuífero o de depósito de petróleo del abanico. [10] Los abanicos recortados en la punta en el planeta Marte proporcionan evidencia de sistemas fluviales pasados. [11]
Cuando numerosos ríos y arroyos salen de un frente de montaña hacia una llanura, los abanicos pueden combinarse para formar una plataforma continua. Esto se conoce como bajada o llanura aluvial de piedemonte . [12] [13]
Los abanicos aluviales suelen formarse donde un canal de alimentación confinado sale de un frente de montaña [14] [15] o de un margen glaciar. [6] A medida que el flujo sale del canal de alimentación hacia la superficie del abanico, puede extenderse en canales anchos y poco profundos o infiltrarse en la superficie. Esto reduce el poder de transporte del flujo y da como resultado la deposición de sedimentos. [15]
El flujo en el abanico proximal, donde la pendiente es más pronunciada, generalmente se limita a un solo canal [6] (una zanja de cabeza de abanico [3] ), que puede tener hasta 30 metros (100 pies) de profundidad. [6] Este canal está sujeto a bloqueos por sedimentos acumulados o flujos de escombros , lo que hace que el flujo se salga periódicamente de su antiguo canal ( avulsión nodal ) y se desplace a una parte del abanico con un gradiente más pronunciado, donde se reanuda la deposición. [15] Como resultado, normalmente solo una parte del abanico está activa en un momento determinado, y las áreas desviadas pueden sufrir formación de suelo o erosión. [6]
Los abanicos aluviales pueden estar dominados por flujos de escombros ( abanicos de flujo de escombros ) o flujo de corrientes ( abanicos fluviales ). [4] [16] [17] El tipo de abanico que se forma está controlado por el clima, la tectónica y el tipo de lecho rocoso en el área que alimenta el flujo hacia el abanico. [18]
Los abanicos de flujo de escombros reciben la mayor parte de sus sedimentos en forma de flujos de escombros. Los flujos de escombros son mezclas similares a lodos de agua y partículas de todos los tamaños, desde arcilla hasta cantos rodados, que se parecen al hormigón húmedo . Se caracterizan por tener un límite elástico, lo que significa que son muy viscosos a bajas velocidades de flujo, pero se vuelven menos viscosos a medida que aumenta la velocidad del flujo. Esto significa que un flujo de escombros puede detenerse mientras aún se encuentra en un terreno moderadamente inclinado. Luego, el flujo se consolida por su propio peso. [19]
Los abanicos de flujo de escombros se producen en todos los climas, pero son más comunes donde la roca fuente es lutita o saprolita rica en matriz en lugar de regolito más grueso y permeable . La abundancia de sedimentos de grano fino fomenta la falla inicial de la ladera y el flujo cohesivo posterior de escombros. [20] La saturación del coluvión rico en arcilla por tormentas eléctricas localmente intensas inicia la falla de la pendiente. El flujo de escombros resultante viaja por el canal de alimentación y sobre la superficie del abanico. [21]
Los abanicos de flujo de escombros tienen una red de canales distribuidores mayormente inactivos en el abanico superior que da paso a lóbulos de nivel medio a inferior. Los canales tienden a llenarse con flujos de escombros cohesivos posteriores. Por lo general, solo un lóbulo está activo a la vez, y los lóbulos inactivos pueden desarrollar barniz desértico o desarrollar un perfil de suelo a partir de la deposición de polvo eólico , en escalas de tiempo de 1000 a 10 000 años. [22] Debido a su alta viscosidad, los flujos de escombros tienden a estar confinados al abanico proximal y medial incluso en un abanico aluvial dominado por flujos de escombros, y las inundaciones fluviales dominan el abanico distal. [23] Sin embargo, algunos abanicos dominados por flujos de escombros en climas áridos consisten casi en su totalidad en flujos de escombros y gravas de retraso de la separación eólica de los flujos de escombros, sin evidencia de inundaciones laminares o depósitos de tamiz. [24] Los abanicos dominados por flujos de escombros tienden a ser empinados y con poca vegetación. [25]
Los abanicos fluviales (abanicos dominados por corrientes fluviales) reciben la mayor parte de sus sedimentos en forma de corrientes fluviales en lugar de flujos de escombros. Se distinguen menos claramente de los depósitos fluviales ordinarios que los abanicos de flujos de escombros. [14]
Los abanicos fluviales se forman cuando hay un flujo fluvial perenne, estacional o efímero que alimenta un sistema de canales distribuidores en el abanico. En climas áridos o semiáridos, la deposición está dominada por lluvias infrecuentes pero intensas que producen inundaciones repentinas en el canal de alimentación. [23] Esto da como resultado inundaciones laminares en el abanico aluvial, donde el agua cargada de sedimentos abandona los confines de su canal y se extiende por la superficie del abanico. Estos pueden incluir flujos hiperconcentrados que contienen entre un 20% y un 45% de sedimentos, que son intermedios entre las inundaciones laminares que tienen un 20% o menos de sedimentos y los flujos de escombros con más del 45% de sedimentos. [25] A medida que la inundación retrocede, a menudo deja un rezago de depósitos de grava que tienen la apariencia de una red de arroyos entrelazados. [23]
Donde el flujo es más continuo, como en el caso del deshielo primaveral, el flujo en canales incisos de 1 a 4 metros (3 a 10 pies) de altura tiene lugar en una red de arroyos trenzados. [25] Estos abanicos aluviales tienden a tener una pendiente menos profunda, pero pueden llegar a ser enormes. [23] El Kosi y otros abanicos a lo largo del frente montañoso del Himalaya en la llanura indogangética son ejemplos de abanicos aluviales gigantescos dominados por el flujo de corrientes, a veces descritos como megaabanicos . [26] Aquí, el movimiento continuo en el empuje del límite principal durante los últimos diez millones de años ha concentrado el drenaje de 750 kilómetros (470 millas) de frente montañoso en solo tres enormes abanicos. [3]
Los abanicos aluviales son comunes en el registro geológico, pero pueden haber sido particularmente importantes antes de la evolución de las plantas terrestres a mediados del Paleozoico. [27] Son característicos de las cuencas delimitadas por fallas y pueden tener 5000 metros (16 000 pies) o más de espesor debido al hundimiento tectónico de la cuenca y al levantamiento del frente montañoso. La mayoría son rojos debido a la hematita producida por la alteración diagenética de minerales ricos en hierro en un entorno oxidante poco profundo. Los ejemplos de paleofanos incluyen las cuencas triásicas del este de América del Norte y la arenisca roja nueva del sur de Devon, [23] la cuenca de Hornelen del Devónico en Noruega y el Devónico- Carbonífero en la península de Gaspé en Canadá. [27] Es probable que estos depósitos de abanico contengan las mayores acumulaciones de grava en el registro geológico. [28]
En los abanicos aluviales se encuentran varios tipos de depósitos de sedimentos ( facies ).
Los abanicos aluviales se caracterizan por una sedimentación gruesa, aunque los sedimentos que forman el abanico se vuelven menos gruesos a medida que se alejan del ápice. Las gravas muestran una imbricación bien desarrollada con los guijarros sumergiéndose hacia el ápice. [23] Los depósitos de abanicos suelen mostrar una granulometría inversa bien desarrollada causada por la expansión del abanico: los sedimentos más finos se depositan en el borde del abanico, pero a medida que el abanico continúa creciendo, se depositan sedimentos cada vez más gruesos sobre los sedimentos anteriores, menos gruesos. Sin embargo, algunos abanicos muestran una granulometría normal que indica inactividad o incluso retroceso del abanico, de modo que se depositan sedimentos cada vez más finos sobre sedimentos anteriores más gruesos. Las secuencias de granulometría normal o inversa pueden tener cientos o miles de metros de espesor. [27] Las facies deposicionales que se han informado para los abanicos aluviales incluyen flujos de escombros, inundaciones laminares e inundaciones fluviales de régimen superior, depósitos de tamiz y flujos fluviales trenzados, cada uno dejando sus propios depósitos de sedimentos característicos que pueden ser identificados por los geólogos. [23] [29]
Los depósitos de flujo de escombros son comunes en el abanico proximal y medio. [23] Estos depósitos carecen de estructura sedimentaria, aparte de estratificación ocasional de gradación inversa hacia la base, y están mal clasificados. [30] El abanico proximal también puede incluir lóbulos de grava que se han interpretado como depósitos de tamiz, donde la escorrentía se infiltra rápidamente y deja atrás solo el material grueso. Sin embargo, los lóbulos de grava también se han interpretado como depósitos de flujo de escombros. [30] El conglomerado que se origina como flujos de escombros en abanicos aluviales se describe como fanglomerado . [31]
Los depósitos de flujo fluvial tienden a ser laminares, mejor clasificados que los depósitos de flujo de escombros y, a veces, muestran estructuras sedimentarias bien desarrolladas, como estratificación cruzada. Estas son más frecuentes en el abanico medial y distal. [25] En el abanico distal, donde los canales son muy poco profundos y trenzados, los depósitos de flujo fluvial consisten en intercalaciones arenosas con estratificación plana y en forma de canal inclinada. [32] El abanico medial de un abanico aluvial dominado por flujo fluvial muestra casi las mismas facies deposicionales que los ambientes fluviales ordinarios, de modo que la identificación de abanicos aluviales antiguos debe basarse en la paleomorfología radial en un entorno de piedemonte. [33]
Los abanicos aluviales son característicos de terrenos montañosos en climas áridos a semiáridos , [34] [6] pero también se encuentran en ambientes más húmedos sujetos a intensas lluvias [7] y en áreas de glaciación moderna. [6] También se han encontrado en otros cuerpos del Sistema Solar . [35] [36]
Los abanicos aluviales se forman en respuesta a la erosión inducida por el levantamiento tectónico . [37] El engrosamiento ascendente de los lechos que forman el abanico refleja ciclos de erosión en las tierras altas que alimentan sedimentos al abanico. Sin embargo, el clima y los cambios en el nivel de base pueden ser tan importantes como el levantamiento tectónico. Por ejemplo, los abanicos aluviales en el Himalaya muestran abanicos más antiguos atrincherados y cubiertos por abanicos más jóvenes. Los abanicos más jóvenes, a su vez, están cortados por valles profundos incisos que muestran dos niveles de terrazas . La datación mediante luminiscencia estimulada ópticamente sugiere una pausa de 70.000 a 80.000 años entre los abanicos antiguos y los nuevos, con evidencia de inclinación tectónica hace 45.000 años y un final de la deposición de abanicos hace 20.000 años. Se cree que tanto la pausa como el final más reciente de la deposición de abanicos están conectados a períodos de mayor precipitación monzónica del suroeste . El clima también ha influido en la formación de abanicos en el Valle de la Muerte , California , EE. UU., donde la datación de los estratos sugiere que los picos de deposición de abanicos durante los últimos 25.000 años ocurrieron durante épocas de rápido cambio climático, tanto de húmedo a seco como de seco a húmedo. [38]
Los abanicos aluviales se encuentran a menudo en áreas desérticas , que están sujetas a inundaciones repentinas periódicas de tormentas eléctricas cercanas en las colinas locales. El curso de agua típico en un clima árido tiene una cuenca grande en forma de embudo en la parte superior, que conduce a un desfiladero estrecho , que se abre en un abanico aluvial en la parte inferior. Suelen estar presentes y activos múltiples arroyos trenzados durante los flujos de agua. [34] Las freatófitas (plantas con raíces pivotantes largas capaces de alcanzar un nivel freático profundo ) a veces se encuentran en líneas sinuosas que irradian desde los dedos de los abanicos de clima árido. Estas tiras de freatófitas en los dedos de los abanicos trazan canales enterrados de sedimentos gruesos del abanico que se han entrelazado con sedimentos de playa impermeables . [39]
Los abanicos aluviales también se desarrollan en climas más húmedos cuando el terreno de alto relieve se encuentra adyacente al terreno de bajo relieve. [37] En Nepal , el río Koshi ha construido un megaabanico que cubre unos 15.000 km2 ( 5.800 millas cuadradas) por debajo de su salida de las estribaciones del Himalaya hasta las llanuras casi niveladas donde el río atraviesa la India antes de unirse al Ganges . A lo largo de los afluentes superiores del Koshi, las fuerzas tectónicas elevan el Himalaya varios milímetros al año. La elevación está aproximadamente en equilibrio con la erosión, por lo que el río transporta anualmente unos 100 millones de metros cúbicos (3,5 × 10 9 pies cúbicos) de sedimentos a su salida de las montañas. La deposición de esta magnitud durante millones de años es más que suficiente para explicar el megaabanico. [40]
En América del Norte , los arroyos que fluyen hacia el Valle Central de California han depositado abanicos aluviales más pequeños pero aún extensos, como el del río Kings que fluye desde Sierra Nevada . [41] Al igual que los megaabanicos del Himalaya, estos son abanicos dominados por el flujo de los arroyos. [42]
También se encuentran abanicos aluviales en Marte . A diferencia de los abanicos aluviales de la Tierra, los de Marte rara vez están asociados con procesos tectónicos, pero son mucho más comunes en los bordes de los cráteres. [43] [44] Los abanicos aluviales de los bordes de los cráteres parecen haber sido depositados por flujos laminares en lugar de flujos de escombros. [45]
Se han descubierto tres abanicos aluviales en el cráter Saheki . Estos abanicos confirmaron el flujo fluvial pasado en el planeta y respaldaron aún más la teoría de que alguna vez hubo agua líquida en alguna forma en la superficie marciana. [46] Además, las observaciones de abanicos en el cráter Gale realizadas por satélites desde la órbita ahora han sido confirmadas por el descubrimiento de sedimentos fluviales por el rover Curiosity . [47] Los abanicos aluviales en el cráter Holden tienen perfiles recortados en la punta atribuidos a la erosión fluvial. [11]
Los pocos abanicos aluviales asociados con procesos tectónicos incluyen los de Coprates Chasma y Juventae Chasma, que forman parte del sistema de cañones de Valles Marineris . Estos proporcionan evidencia de la existencia y la naturaleza de las fallas en esta región de Marte. [48]
La misión Cassini-Huygens ha observado abanicos aluviales en Titán utilizando el instrumento de radar de apertura sintética del orbitador Cassini . Estos abanicos son más comunes en las latitudes medias más secas al final de los ríos de metano/etano, donde se cree que se producen frecuentes humedecimientos y desecaciones debido a las precipitaciones, de forma muy similar a los abanicos áridos de la Tierra. Las imágenes de radar sugieren que el material de los abanicos probablemente esté compuesto por granos redondos de hielo de agua o compuestos orgánicos sólidos de unos dos centímetros de diámetro. [49]
Los abanicos aluviales son los reservorios de agua subterránea más importantes en muchas regiones. Muchas áreas urbanas, industriales y agrícolas están ubicadas en abanicos aluviales, [50] incluidas las conurbaciones de Los Ángeles, California ; Salt Lake City, Utah ; y Denver, Colorado , en el oeste de los Estados Unidos, y en muchas otras partes del mundo. [51] Sin embargo, las inundaciones en abanicos aluviales plantean problemas únicos para la prevención y preparación ante desastres. [52]
Los lechos de sedimentos gruesos asociados a los abanicos aluviales forman acuíferos que son los reservorios de agua subterránea más importantes en muchas regiones. [50] Estas incluyen tanto regiones áridas, como Egipto [53] o Irak, [54] como regiones húmedas, como Europa central [55] o Taiwán. [56]
Los abanicos aluviales están sujetos a inundaciones poco frecuentes pero a menudo muy dañinas, cuyas características inusuales distinguen las inundaciones de abanicos aluviales de las inundaciones ordinarias de las riberas de los ríos. Estas incluyen una gran incertidumbre en la probable trayectoria de la inundación, la probabilidad de deposición abrupta y erosión de sedimentos transportados por la inundación desde fuentes aguas arriba, y una combinación de la disponibilidad de sedimentos y de la pendiente y topografía del abanico que crea peligros extraordinarios. Estos peligros no se pueden mitigar de manera confiable mediante la elevación del relleno (elevar los edificios existentes hasta un metro (tres pies) y construir nuevos cimientos debajo de ellos [57] ). Como mínimo, se requieren importantes medidas estructurales de control de inundaciones para mitigar el riesgo y, en algunos casos, la única alternativa es restringir el desarrollo en la superficie del abanico. Tales medidas pueden ser políticamente controvertidas, en particular porque el peligro no es obvio para los propietarios. [58] En los Estados Unidos, las áreas con riesgo de inundación de abanicos aluviales están marcadas como Zona AO en los mapas de tarifas de seguro contra inundaciones . [59]
Las inundaciones por abanicos aluviales suelen presentarse en forma de inundaciones repentinas breves (de varias horas de duración) pero muy intensas que se producen con poca o ninguna advertencia. Suelen ser consecuencia de lluvias intensas y prolongadas, y se caracterizan por su alta velocidad y capacidad de transporte de sedimentos. Los flujos van desde inundaciones hasta flujos hiperconcentrados y flujos de escombros, dependiendo del volumen de sedimentos que contengan. Los flujos de escombros se parecen al hormigón recién vertido y están compuestos principalmente de escombros gruesos. Los flujos hiperconcentrados son intermedios entre las inundaciones y los flujos de escombros, con un contenido de agua de entre el 40 y el 80 por ciento en peso. Las inundaciones pueden convertirse en flujos hiperconcentrados a medida que arrastran sedimentos, mientras que los flujos de escombros pueden convertirse en flujos hiperconcentrados si se diluyen con agua. [60] Debido a que las inundaciones en abanicos aluviales transportan grandes cantidades de sedimentos, los canales pueden bloquearse rápidamente, lo que crea una gran incertidumbre sobre las trayectorias de los flujos que magnifica los peligros. [58]
Las inundaciones por conos aluviales en los Apeninos de Italia han provocado repetidas pérdidas de vidas. Una inundación el 1 de octubre de 1581 en Piedimonte Matese provocó la pérdida de 400 vidas. La pérdida de vidas a causa de las inundaciones por conos aluviales continuó hasta el siglo XIX, y el peligro de inundaciones por conos aluviales sigue siendo una preocupación en Italia. [61]
El 1 de enero de 1934, unas precipitaciones récord en una zona recientemente quemada de las montañas de San Gabriel (California ) provocaron graves inundaciones en el abanico aluvial sobre el que se habían construido las ciudades de Montrose y Glendale . Las inundaciones provocaron importantes pérdidas de vidas y propiedades. [62]
El río Koshi en la India ha formado un megafan donde sale del Himalaya hacia la llanura del Ganges . El río tiene una historia de cambiar frecuente y caprichosamente su curso, por lo que se lo ha llamado el Dolor de Bihar por contribuir desproporcionadamente a las cifras de muertes en inundaciones de la India. Estas superan las de todos los países excepto Bangladesh . [63] Durante los últimos cientos de años, el río se había desplazado generalmente hacia el oeste a través de su abanico, y para 2008, el canal principal del río estaba ubicado en la parte extrema occidental del megafan. En agosto de 2008 , los altos flujos monzónicos rompieron el terraplén del río Koshi . Esto desvió la mayor parte del río hacia un antiguo canal desprotegido e inundó la parte central del megafan. Esta era un área con una alta densidad de población que se había mantenido estable durante más de 200 años. [64] Más de un millón de personas se quedaron sin hogar, alrededor de mil perdieron la vida y miles de hectáreas de cultivos fueron destruidas. [65] [66] [67]
En ocasiones, se encuentran abanicos aluviales enterrados en los márgenes de las cuencas petroleras . Los abanicos de flujo de escombros son depósitos petrolíferos deficientes, pero los abanicos fluviales son depósitos potencialmente importantes. Aunque los abanicos fluviales suelen ser de peor calidad que los depósitos más cercanos al centro de la cuenca, debido a su compleja estructura, los canales de inundación episódicos de los abanicos son objetivos potencialmente lucrativos para la exploración petrolera. [68] Los abanicos aluviales que sufren erosión lateral por parte de un río axial (un río que corre a lo largo de una cuenca delimitada por un escarpe) pueden tener un mayor potencial como depósitos. El río deposita sedimentos axiales relativamente porosos y permeables que se alternan con lechos de sedimentos de abanico. [69]
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