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Una cuña de hielo es una grieta en el suelo formada por un trozo de hielo estrecho o delgado que mide hasta 3-4 metros de largo a nivel del suelo y se extiende hacia abajo en el suelo hasta varios metros. Durante los meses de invierno, el agua del suelo se congela y se expande. Una vez que las temperaturas alcanzan los −17 grados Celsius o menos, [ cita requerida ] el hielo que ya se ha formado actúa como un sólido y se expande para formar grietas en la superficie conocidas como cuñas de hielo. A medida que este proceso continúa durante muchos años, las cuñas de hielo pueden crecer, hasta el tamaño de una piscina . [ cita requerida ] Las cuñas de hielo generalmente aparecen en un patrón poligonal conocido como polígonos de cuña de hielo . Las grietas también pueden rellenarse con materiales distintos del hielo, especialmente arena, y luego se denominan cuñas de arena .
Hay muchas teorías que intentan explicar el origen de las cuñas de hielo, pero sólo una ha sido apoyada consistentemente por los científicos más destacados: la teoría de la contracción térmica.
La teoría de la contracción térmica postula que durante los meses de invierno, las grietas de contracción térmica se forman de apenas unos centímetros de ancho y un par de metros de profundidad debido al clima extremadamente frío. [1] Durante los meses siguientes, la nieve se derrite y el agua restante llena las grietas y el permafrost debajo de la superficie lo congela. Estas pequeñas grietas se convierten en permafrost. Una vez que llegan los meses de verano, el permafrost se expande; la compresión horizontal produce el levantamiento del sedimento congelado por deformación plástica. El siguiente invierno, el frío vuelve a congelar y agrieta la cuña de hielo que ya se estaba formando, abriendo un camino para que la nieve derretida de la primavera llene la grieta vacía. La temperatura media anual del aire que se cree que es necesaria para formar cuñas de hielo es de -6° a -8 °C o menos. [2]
Existen tres formas diferentes de cuñas de hielo: activas, inactivas y en forma de cuña. Las tres formas prevalecen hoy en día y se pueden encontrar en diferentes partes del mundo.
Las cuñas de hielo activas son aquellas que aún están en evolución y crecimiento. Durante cada año, se agregará una capa de hielo si se produce agrietamiento, pero no es necesario que el agrietamiento ocurra todos los años para que se considere activo. El área en la que la mayoría de las cuñas de hielo permanecen activas es a lo largo de la zona de permafrost. El número de cuñas de hielo activas que se agrietan anualmente disminuye constantemente a medida que se vuelven inactivas. [3]
Las cuñas de hielo inactivas son cuñas que ya no se agrietan ni crecen. Durante los meses de invierno, la cuña no se rompe y, por lo tanto, en verano no se agrega agua nueva. [3]
En las zonas donde antes había permafrost, las cuñas de hielo se han derretido y ya no están llenas de hielo . La cuña , que ahora está vacía, está llena de sedimentos y suciedad de las paredes circundantes. Estas cuñas de hielo se denominan moldes de cuña de hielo y se pueden utilizar para estimar el clima de hace cientos de miles de años.
Históricamente, las cuñas de hielo se han clasificado en dos categorías principales: epigenéticas y singénicas. [4] El tipo de cuña de hielo se refiere a la forma en que la cuña crece con el tiempo. Estudios de campo relativamente recientes han revelado un nuevo tipo de cuña de hielo: antisingética. Actualmente, estos son los únicos tres tipos de cuñas de hielo clasificados de manera distinta que se observan en la naturaleza. [5] Las diferencias entre los patrones de crecimiento de las cuñas epigenéticas, singénicas y antisingéticas dependen entonces de las condiciones de la superficie del suelo, es decir, si el nivel del suelo permanece esencialmente sin cambios o si hay adición o pérdida de material. [4]
En términos geológicos, "epigenético" se refiere a las características geológicas que se formaron después de la formación de los materiales circundantes. En relación con las cuñas de hielo, esto significa que las cuñas de hielo epigenéticas se forman en permafrost preexistente y no se forman al mismo tiempo que el permafrost, lo que significa que son mucho más jóvenes que el material circundante. Una cuña de hielo que sea epigenética también se refiere a la forma en que crece. Este tipo de cuñas de hielo crecen considerablemente más anchas a lo largo de su vida, pero rara vez más profundas o altas. Esto significa que las cuñas de hielo epigenéticas pueden crecer hasta un máximo de 3 a 5 metros de ancho, pero permanecen aproximadamente a la misma profundidad/altura que cuando se formaron. [6] Por lo general, los sedimentos a cada lado de una cuña de hielo epigenética, adyacentes a los bordes de la cuña, exhiben una curvatura hacia arriba. En una cuña de hielo epigenética, la edad del hielo en la periferia cambia poco de arriba a abajo.
Las cuñas de hielo singénicas, como la variedad epigenética, tienen su origen en el término geológico singénico, que significa que se forman al mismo tiempo que el material circundante. [6] Esto se debe a que las cuñas de hielo singénicas crecen a medida que la superficie superior del permafrost se eleva en respuesta a la adición de material en la superficie del suelo. [4] Esto permite que las cuñas de hielo singénicas crezcan muy profundamente, ya que la superficie a su alrededor se eleva con la acumulación de aluvión (en llanuras aluviales), turba (en la tundra) y depósitos de gelifluxión (en la parte inferior de una pendiente), entre otros materiales. [4] Las cuñas de hielo singénicas solo pueden formarse si la contracción térmica y el posterior crecimiento de las vetas de hielo pueden seguir el ritmo de la adición de nuevo material. Si este es el caso, la cuña de hielo puede alcanzar profundidades de 25 metros, pero el promedio es mucho menor. [6] En una cuña de hielo singénica, la edad del hielo en la periferia disminuye hacia arriba.
Las cuñas de hielo antisingéticas se observaron por primera vez en 1990 durante el trabajo de campo de J. Ross Mackay. Mackay descubrió que las cuñas de hielo antisingéticas crecían en condiciones opuestas a las de las cuñas de hielo singénicas, ya que la variedad antisingética requería la eliminación de material en lugar de la acumulación y adición de material. [4] Las cuñas de hielo antisingéticas solo se forman en pendientes, donde hay una pérdida neta de erosión de materiales. Al igual que las cuñas de hielo singénicas, las cuñas de hielo antisingéticas solo pueden ocurrir si la tasa de agrietamiento por contracción térmica y crecimiento de vetillas de hielo se mantiene al ritmo de la eliminación de material activo. [4] Por lo tanto, las cuñas de hielo antisingéticas solo crecen hacia abajo, penetrando más profundamente en el suelo solo a medida que las capas superiores se eliminan por desgaste masivo y erosión. [4] En una cuña de hielo antisingética, la edad del hielo en la periferia aumenta hacia arriba.
