La evolución de las laderas son los cambios en las tasas de erosión , los estilos de erosión y la forma de las laderas de colinas y montañas a lo largo del tiempo.
Durante la mayor parte del siglo XX se difundieron ampliamente tres modelos de evolución de las laderas: declive de ladera, reemplazo de ladera y retroceso paralelo de ladera. Hasta la década de 1950, los modelos de evolución de la forma de ladera fueron fundamentales en geomorfología . La comprensión moderna es que la evolución de las laderas es mucho más compleja de lo que implican los modelos clásicos de declive, reemplazo y retroceso. [1]
La disminución de la pendiente fue propuesta por William Morris Davis en su teoría del ciclo de erosión . Consiste en una disminución gradual del ángulo de la pendiente a medida que la incisión del río se hace más lenta. Esto se acompaña de una acumulación de regolito de grano fino que se origina a partir de la erosión , a medida que las pendientes se vuelven más suaves . [1]
La sustitución de pendientes fue propuesta por primera vez por Walther Penck, desafiando las ideas de Davis sobre el desarrollo de pendientes. La sustitución de pendientes describe una evolución de las pendientes que está asociada con tasas decrecientes de erosión general ( denudación ). Comienza con un aplanamiento de la pendiente más baja que se propaga hacia arriba y hacia atrás haciendo que la pendiente más alta retroceda y disminuya su ángulo mientras sigue siendo más empinada que las porciones inferiores. [1] En las propias palabras de Penck: "El aplanamiento de las pendientes siempre ocurre desde abajo hacia arriba". [2]
Las laderas evolucionarán por retroceso paralelo cuando la resistencia de la masa rocosa de una ladera permanezca constante y los detritos basales, como el talud , se eliminen continuamente. Sin embargo, en la realidad, una resistencia de roca tan uniforme es poco común. La resistencia de la roca está relacionada con la meteorización y la meteorización con el clima, por lo que en grandes distancias o en períodos prolongados es poco probable que el retroceso de la pendiente permanezca completamente paralelo en ausencia de un control estructural que pueda mantener el retroceso paralelo. Sin embargo, este control estructural se encuentra a menudo en áreas donde capas de roca horizontal dura de basalto o roca sedimentaria dura se superponen a rocas más blandas. Las laderas influenciadas por el control estructural de una roca de cubierta duradera tienden a dejar de evolucionar por retroceso paralelo solo una vez que las capas duras superpuestas que cubren la roca más blanda se han erosionado por completo. [1]
El retroceso paralelo de laderas y escarpes , aunque propuesto por los primeros geomorfólogos, fue notablemente defendido por Lester Charles King . [1] King consideró que el retroceso de escarpes y la coalescencia de pedimentos en pediplanicies eran procesos dominantes en todo el mundo. Además, afirmó que el declive de laderas era un caso especial de desarrollo de laderas que solo se observaba en rocas muy débiles que no podían mantener una escarpa . [3] King sostuvo que las laderas convexas en ladera arriba y cóncavas en ladera abajo y sin cara libre eran una forma que se volvió común a fines del Terciario . King argumentó que esto era el resultado de un lavado de la superficie de acción más lenta causado por alfombras de hierba que, a su vez, habrían resultado en un deslizamiento del suelo relativamente mayor . [3] [4]
La noción de que las pendientes de una zona no se desarrollan todas al mismo tiempo se conoce como actividad desigual. Colin Hayter Crick , que acuñó el término, propuso que la actividad desigual puede ser regulada por la eliminación de escombros en la base de las pendientes. Siguiendo esta idea, la erosión por el mar y la migración lateral de los ríos son de suma importancia, ya que estos procesos son eficaces para eliminar los escombros. [5] La actividad desigual también implica que existen grandes disparidades entre la erosión de los ríos cerca de los cauces de los ríos y las tierras altas aparentemente inalteradas, y entre las cabeceras con erosión limitada y los cursos medios y bajos de los ríos más activos. [6] De esto se deduce que los paisajes y las pendientes con erosión fluvial limitada pueden en muchos casos considerarse estancados en su evolución. [6]
A diferencia de los primeros modelos conceptuales que intentan predecir la forma de la pendiente, varios modelos numéricos de erosión se centran en describir lo que está sucediendo en un momento dado y no se preocupan de los cambios de forma.
Las tasas de erosión promedio para una pendiente se han estimado utilizando modelos numéricos. [7] Utilizando la ecuación de transferencia de calor de Fourier como plantilla, WEH Culling razonó que el flujo de masa a través del gradiente de altura de una pendiente podría describirse de manera similar a: [7] [8]
En el lado izquierdo se encuentra el flujo de sedimentos, que es el volumen de la masa que pasa por una línea cada unidad de tiempo (L 3 /LT). K es una constante de velocidad (L 2 /T), y ∇z es el gradiente o diferencia de altura entre dos puntos en una pendiente dividido por su distancia horizontal. Este modelo implica que los flujos de sedimentos se pueden estimar a partir de los ángulos de pendiente ( ∇z ). Se ha demostrado que esto es cierto para pendientes de ángulo bajo. Para pendientes más pronunciadas no es posible inferir flujos de sedimentos. Para abordar esta realidad se puede aplicar el siguiente modelo para pendientes de ángulo alto: [7]
S c representa aquí el gradiente crítico en el que la erosión y los flujos de sedimentos se alejan. Este modelo muestra que cuando ∇z está lejos de S c se comporta como la ecuación 1. Por el contrario, cuando ∇z se acerca a S c las tasas de erosión se vuelven extremadamente altas. Esta última característica puede representar el comportamiento de los deslizamientos de tierra en terrenos escarpados. [7]
A bajas tasas de erosión, el aumento de la incisión de un arroyo o río puede hacer que las pendientes suaves evolucionen hacia formas convexas. Las formas convexas pueden, por lo tanto, reflejar indirectamente el levantamiento acelerado de la corteza y la incisión fluvial asociada. [9] [10] [A] Como lo muestra la ecuación 2, el ángulo de las pendientes pronunciadas cambia muy poco incluso con aumentos muy altos de las tasas de erosión, lo que significa que no es posible inferir las tasas de erosión a partir de la topografía en pendientes pronunciadas, salvo insinuar que son mucho más altas que para pendientes de ángulos más bajos. [7]
Desde hace mucho tiempo , a partir de los trabajos de Grove Karl Gilbert (1909) y William Morris Davis (1892), se ha considerado que las colinas convexas o parabólicas cubiertas de suelo reflejan condiciones de equilibrio en estado estacionario de producción y erosión del suelo . [7] [11] [12] Contrariamente a lo que debería implicar un equilibrio entre las funciones de tasas de erosión descritas anteriormente y la función de producción del suelo, la profundidad del suelo puede variar considerablemente en las colinas parabólicas como resultado de la erosión estocástica del lecho rocoso en el suelo. Esto significa que las tasas de formación de suelo esperadas a partir de la función de producción del suelo pueden variar en gran medida en un paisaje en equilibrio geomorfológico. [12]
Las colinas convexas suelen estar asociadas a los tors . [13] Los modelos numéricos indican que en entornos periglaciares se pueden formar cimas convexas amplias y de ángulo bajo en no menos de millones de años. Durante la evolución de estas laderas, se calcula que las pendientes iniciales más pronunciadas dan lugar a la formación de numerosos tors durante el curso del descenso y ensanchamiento del área convexa. La presencia de numerosos tors indicaría, por tanto, que el paisaje original era más empinado y no más plano que el paisaje actual. [14]