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Sumidero

El sumidero del Lago Rojo en Croacia

Un sumidero es una depresión o agujero en el suelo causado por alguna forma de colapso de la capa superficial. El término se utiliza a veces para referirse a dolinas , depresiones cerradas que también se conocen como shakeholes , y a aberturas donde el agua superficial ingresa a pasajes subterráneos conocidos como ponor , agujero de golondrina o swallet . [1] [2] [3] [4] Un cenote es un tipo de sumidero que expone el agua subterránea debajo. [4] Sumidero y sumidero de arroyo son términos más generales para los sitios que drenan el agua superficial, posiblemente por infiltración en sedimentos o rocas desmenuzadas. [2]

La mayoría de los sumideros son causados ​​por procesos kársticos (disolución química de rocas carbonatadas , procesos de colapso o asfixia ). [1] [5] Los sumideros suelen ser circulares y varían en tamaño desde decenas a cientos de metros tanto en diámetro como en profundidad, y varían en forma desde cuencas revestidas de tierra hasta abismos bordeados por lecho de roca. Los sumideros pueden formarse de forma gradual o repentina, y se encuentran en todo el mundo. [2] [1]

Formación

Sumideros cerca del Mar Muerto , formados cuando la sal subterránea se disuelve por la intrusión de agua dulce, debido a la continua caída del nivel del mar.
Derrumbe de un socavón en Chinchón , España.

Procesos naturales

Los sumideros pueden captar el drenaje superficial de aguas corrientes o estancadas, pero también pueden formarse en lugares altos y secos en ubicaciones específicas. Los sumideros que captan el drenaje pueden retenerlo en grandes cuevas de piedra caliza. Estas cuevas pueden drenar hacia afluentes de ríos más grandes. [6] [7]

La formación de sumideros implica procesos naturales de erosión [8] o la eliminación gradual de lecho rocoso ligeramente soluble (como la piedra caliza ) por percolación de agua, el colapso del techo de una cueva o una disminución del nivel freático . [9] Los sumideros a menudo se forman a través del proceso de asfixia . [10] Por ejemplo, el agua subterránea puede disolver el cemento de carbonato que mantiene unidas las partículas de arenisca y luego arrastrar las partículas laxas, formando gradualmente un vacío.

En ocasiones, un sumidero puede presentar una abertura visible hacia una cueva que se encuentra debajo. En el caso de sumideros excepcionalmente grandes, como el sumidero de Minyé en Papúa Nueva Guinea o Cedar Sink en el Parque Nacional Mammoth Cave en Kentucky , puede verse un arroyo o río subterráneo que fluye de un lado al otro en su fondo.

Los sumideros son comunes donde la roca debajo de la superficie terrestre es piedra caliza u otra roca carbonatada , lechos de sal o en otras rocas solubles, como yeso , [11] que se pueden disolver naturalmente mediante la circulación del agua subterránea . Los sumideros también ocurren en terrenos de arenisca y cuarcita .

A medida que la roca se disuelve, se forman espacios y cavernas bajo tierra. Estos sumideros pueden ser dramáticos, porque la superficie terrestre suele permanecer intacta hasta que no hay suficiente apoyo. Entonces, puede producirse un colapso repentino de la superficie terrestre. [12]

El espacio y los cuerpos planetarios

El 2 de julio de 2015, los científicos informaron que la sonda espacial Rosetta encontró fosas activas, relacionadas con derrumbes de sumideros y posiblemente asociadas con estallidos, en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko . [13] [14]

Procesos artificiales

Colapso formado por el agua de lluvia que se filtra a través del pavimento y arrastra tierra hacia una tubería de alcantarillado rota.

Los derrumbes, comúnmente etiquetados incorrectamente como sumideros, también ocurren debido a la actividad humana, como el derrumbe de minas abandonadas y de depósitos de sal en domos de sal en lugares como Luisiana , Misisipi y Texas , en los Estados Unidos de América. Más comúnmente, los derrumbes ocurren en áreas urbanas debido a roturas de tuberías principales de agua o colapsos de alcantarillado cuando las tuberías viejas ceden. También pueden ocurrir por el bombeo excesivo y la extracción de agua subterránea y fluidos del subsuelo.

Los sumideros también pueden formarse cuando se modifican los patrones naturales de drenaje del agua y se desarrollan nuevos sistemas de desviación del agua. Algunos sumideros se forman cuando se modifica la superficie del terreno, como cuando se crean estanques industriales y de almacenamiento de agua de escorrentía; el peso sustancial del nuevo material puede provocar el derrumbe del techo de un vacío o cavidad existente en el subsuelo, lo que da lugar al desarrollo de un sumideros.

Clasificación

Solución a los sumideros

Los sumideros de disolución o disolución se forman cuando el agua disuelve la piedra caliza que se encuentra debajo de una capa de tierra. La disolución agranda las aberturas naturales de la roca, como las juntas, las fracturas y los planos de estratificación. El suelo se asienta en las aberturas agrandadas y forma una pequeña depresión en la superficie del suelo. [15]

Sumidero de disolución del USGS.

Dolinas por hundimiento de la cubierta

Los sumideros por hundimiento de la cubierta se forman donde los huecos en la piedra caliza subyacente permiten un mayor asentamiento del suelo para crear depresiones superficiales más grandes. [15]

Dolina por hundimiento de cubierta según el USGS.

Dolinas que se tapan y colapsan

Los sumideros o "desniveles" se forman cuando se deposita tanta tierra en los huecos de la piedra caliza que la superficie del terreno se derrumba. Los derrumbes superficiales pueden ocurrir de manera abrupta y causar daños catastróficos. También pueden formarse nuevos derrumbes de sumideros cuando la actividad humana cambia los patrones naturales de drenaje de agua en las zonas kársticas. [15]

Dolina por hundimiento de cubierta según el USGS.

Dolinas pseudokarst

Los sumideros pseudokarst se parecen a los sumideros kársticos, pero se forman por procesos distintos a la disolución natural de la roca. [16] : 4 

Sumideros acelerados por el hombre

Cuatro paneles ilustran el crecimiento de cavidades en el suelo sobre una cavidad en la roca. El agua que sube ablanda el suelo. El agua que desciende arrastra el suelo ablandado hacia la cavidad de la roca.
Las actividades creadas por el hombre y las alteraciones del terreno que provocan fluctuaciones en el nivel del agua aceleran los sumideros que colapsan la cubierta.

El Servicio Geológico de Estados Unidos señala que "es aterrador pensar que el suelo bajo tus pies o tu casa se derrumbe de repente y forme un gran agujero en el suelo". [15] Las actividades humanas pueden acelerar los derrumbes de los sumideros kársticos, provocando un derrumbe en unos pocos años que normalmente se produciría a lo largo de miles de años en condiciones naturales. [17] : 2  [18] [16] : 1 y 92  Los sumideros por derrumbe del suelo, que se caracterizan por el derrumbe de cavidades en el suelo que se han desarrollado donde el suelo cae en cavidades rocosas subyacentes, plantean los peligros más graves para la vida y la propiedad. La fluctuación del nivel del agua acelera este proceso de derrumbe. Cuando el agua sube a través de fisuras en la roca, reduce la cohesión del suelo . Más tarde, a medida que el nivel del agua desciende, el suelo ablandado se filtra hacia abajo en las cavidades de la roca. El agua que fluye en los conductos kársticos arrastra el suelo, evitando que se acumule en las cavidades de la roca y permitiendo que continúe el proceso de derrumbe. [19] : 52–53 

Los sumideros inducidos se producen cuando la actividad humana altera la forma en que el agua superficial recarga las aguas subterráneas . Muchos sumideros inducidos por el hombre se producen cuando se altera la recarga difusa natural y el agua superficial se concentra. Las actividades que pueden acelerar los derrumbes de los sumideros incluyen la extracción de madera, la excavación de zanjas, la colocación de tuberías, alcantarillas, líneas de agua, desagües pluviales y perforaciones. Estas actividades pueden aumentar el movimiento descendente del agua más allá de la tasa natural de recarga de las aguas subterráneas. [17] : 26–29  El aumento de la escorrentía de las superficies impermeables de carreteras, techos y estacionamientos también acelera los derrumbes de sumideros inducidos por el hombre. [16] : 8 

Algunos sumideros inducidos son precedidos por señales de advertencia, como grietas, hundimientos, puertas atascadas o ruidos de crujidos, pero otros se desarrollan con poca o ninguna advertencia. [17] : 32–34  Sin embargo, el desarrollo kárstico es bien conocido y la caracterización adecuada del sitio puede evitar desastres kársticos. Por lo tanto, la mayoría de los desastres por sumideros son predecibles y evitables en lugar de " actos de Dios ". [20] : xii  [16] : 17 y 104  La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles ha declarado que el potencial de colapso por sumideros debe ser parte de la planificación del uso de la tierra en áreas kársticas. Cuando el colapso de estructuras por sumideros pueda causar pérdidas de vidas, el público debe ser consciente de los riesgos. [19] : 88 

Los lugares más probables para el colapso de un sumidero son las áreas donde ya hay una alta densidad de sumideros existentes. Su presencia muestra que el subsuelo contiene un sistema de cuevas u otros vacíos inestables. [21] Donde existen grandes cavidades en la piedra caliza pueden ocurrir grandes derrumbes superficiales, como el derrumbe del sumidero de Winter Park, Florida . [16] : 91–92  Las recomendaciones para los usos del suelo en áreas kársticas deben evitar o minimizar las alteraciones de la superficie del terreno y del drenaje natural. [17] : 36 

Dado que los cambios en el nivel del agua aceleran el colapso de los sumideros, se deben tomar medidas para minimizar los cambios en el nivel del agua. Se pueden identificar y evitar las áreas más susceptibles al colapso de los sumideros. [19] : 88  En las áreas kársticas, las evaluaciones tradicionales de la cimentación ( capacidad de carga y asentamiento ) de la capacidad del suelo para soportar una estructura deben complementarse con una investigación geotécnica del sitio para detectar cavidades y defectos en la roca subyacente. [19] : 113  Dado que la superficie del suelo/roca en las áreas kársticas es muy irregular, el número de muestras del subsuelo ( perforaciones y muestras de núcleos ) necesarias por unidad de área suele ser mucho mayor que en las áreas no kársticas. [19] : 98–99 

Más de tres acres de árboles han desaparecido en un bosque tras derrumbarse en un pozo en forma de embudo con agua en el fondo.
Más de tres acres de bosque desaparecieron repentinamente en este sumidero "Gigante de Diciembre" en Montevallo , Alabama, EE.UU.

En 2015, el Servicio Geológico de Estados Unidos estimó el costo de las reparaciones de los daños derivados de los procesos relacionados con el karst en al menos 300 millones de dólares por año durante los 15 años anteriores, pero señaló que esto puede ser una subestimación grave basada en datos inadecuados. [22] La mayor cantidad de daños por sumideros kársticos en los Estados Unidos se produce en Florida, Texas, Alabama, Misuri, Kentucky, Tennessee y Pensilvania. [23] El sumidero reciente más grande en los EE. UU. es posiblemente uno que se formó en 1972 en Montevallo, Alabama , como resultado de la reducción del nivel del agua provocada por el hombre en una cantera de roca cercana. Este sumidero "Gigante de diciembre" o "Golly Hole" mide 130 m (425 pies) de largo, 105 m (350 pies) de ancho y 45 m (150 pies) de profundidad. [17] : 1–2  [19] : 61–63  [24]

Otras áreas con riesgos kársticos significativos incluyen la cuenca del Ebro en el norte de España ; la isla de Cerdeña ; la península italiana; las áreas de tiza en el sur de Inglaterra ; Sichuan , China ; Jamaica ; Francia ; [25] Croacia ; [26] Bosnia y Herzegovina ; Eslovenia ; y Rusia , donde un tercio de la superficie terrestre total está cubierta de karst. [27]

Aparición

Todo el flujo de agua superficial del río Alapaha cerca de Jennings, Florida, desemboca en un sumidero que conduce al acuífero subterráneo de Floridan.
Gouffre de Padirac en Francia conocido desde el siglo III y explorado en 1889
Un sumidero en Florida en 2015

Los sumideros tienden a aparecer en paisajes kársticos. [12] Los paisajes kársticos pueden tener hasta miles de sumideros dentro de un área pequeña, lo que le da al paisaje una apariencia picada. Estos sumideros drenan toda el agua, por lo que solo hay ríos subterráneos en estas áreas. Ejemplos de paisajes kársticos con numerosos sumideros masivos incluyen las montañas Khammouan ( Laos ) y la meseta Mamo (Papúa Nueva Guinea). [28] [29] Los sumideros más grandes conocidos formados en arenisca son Sima Humboldt y Sima Martel en Venezuela . [29]

Algunos sumideros se forman en capas gruesas de piedra caliza homogénea. Su formación se ve facilitada por un alto flujo de agua subterránea, a menudo causado por fuertes lluvias; estas precipitaciones provocan la formación de los gigantescos sumideros de las montañas Nakanaï , en la isla de Nueva Bretaña en Papúa Nueva Guinea. [30] Se pueden formar poderosos ríos subterráneos en el contacto entre la piedra caliza y la roca insoluble subyacente, creando grandes vacíos subterráneos.

En tales condiciones se han formado los mayores sumideros conocidos del mundo, como el Xiaozhai Tiankeng de 662 metros de profundidad (2172 pies) ( Chongqing , China), sótanos gigantes en los estados de Querétaro y San Luis Potosí en México y otros. [29] [31]

Procesos inusuales han formado los enormes sumideros del Sistema Zacatón en Tamaulipas (México), donde más de 20 sumideros y otras formaciones kársticas han sido moldeadas por agua subterránea ácida y calentada volcánicamente. [32] [33] Esto ha producido no solo la formación del sumidero lleno de agua más profundo del mundo —Zacatón— sino también procesos únicos de sedimentación de travertino en las partes superiores de los sumideros, lo que lleva al sellado de estos sumideros con tapas de travertino. [33]

El estado norteamericano de Florida, en América del Norte, es conocido por sus frecuentes derrumbes, especialmente en la parte central del estado. La piedra caliza subyacente tiene entre 15 y 25 millones de años. En los márgenes del estado, los derrumbes son raros o inexistentes; la piedra caliza tiene alrededor de 120.000 años de antigüedad. [34]

La zona de Murge , en el sur de Italia, también tiene numerosos sumideros, que pueden formarse en estanques de retención debido a grandes cantidades de lluvia. [35]

En el fondo marino del Ártico, las emisiones de metano han provocado la formación de grandes sumideros. [36] [37]

Usos humanos

Los sumideros se han utilizado durante siglos como lugares de eliminación de diversos tipos de desechos . Una consecuencia de ello es la contaminación de los recursos hídricos subterráneos, con graves consecuencias para la salud en esas zonas. [38] [39]

La civilización maya utilizó en ocasiones los sumideros de la península de Yucatán (conocidos como cenotes ) como lugares para depositar objetos preciosos y realizar sacrificios humanos. [40]

Cuando los sumideros son muy profundos o están conectados a cuevas, pueden ofrecer desafíos para espeleólogos experimentados o, cuando están llenos de agua, para buceadores . Algunos de los más espectaculares son el cenote Zacatón en México (el sumidero lleno de agua más profundo del mundo), el sumidero Boesmansgat en Sudáfrica, el tepuy Sarisariñama en Venezuela, el Sótano del Barro en México y en la ciudad de Mount Gambier, en el sur de Australia . Los sumideros que se forman en los arrecifes de coral y las islas que colapsan a enormes profundidades se conocen como agujeros azules y a menudo se convierten en lugares populares para bucear. [41]

Nombres locales

El Gran Agujero Azul cerca de Cayo Ambergris , Belice

Los sumideros de gran tamaño y visualmente inusuales son bien conocidos por la población local desde la antigüedad. Hoy en día, los sumideros se agrupan y se nombran con nombres específicos del sitio o genéricos. A continuación se enumeran algunos ejemplos de dichos nombres. [42]

Pseudokarst entubado

El socavón de la ciudad de Guatemala de 2010 se formó repentinamente en mayo de ese año; se atribuyó su creación a las lluvias torrenciales de la tormenta tropical Agatha y a un mal sistema de drenaje. Se tragó un edificio de tres pisos y una casa; medía aproximadamente 20 m (66 pies) de ancho y 30 m (98 pies) de profundidad. [45] Un socavón similar se había formado cerca en febrero de 2007. [46] [47] [48]

Este gran agujero vertical no es un verdadero sumidero, ya que no se formó a través de la disolución de piedra caliza, dolomita, mármol o cualquier otra roca soluble en agua. [49] [50] En cambio, son ejemplos de "pseudokarst entubado", creado por el colapso de grandes cavidades que se habían desarrollado en los débiles y desmenuzables depósitos volcánicos cuaternarios subyacentes a la ciudad. Aunque débiles y desmenuzables, estos depósitos volcánicos tienen suficiente cohesión para permitirles permanecer en caras verticales y desarrollar grandes vacíos subterráneos dentro de ellos. Un proceso llamado " tubería del suelo " creó primero grandes vacíos subterráneos, ya que el agua de las tuberías de agua con fugas fluía a través de estos depósitos volcánicos y lavaba mecánicamente los materiales volcánicos finos de ellos, luego erosionó y eliminó progresivamente los materiales más gruesos. Finalmente, estos vacíos subterráneos se volvieron lo suficientemente grandes como para que sus techos se derrumbaran y crearan grandes agujeros. [49]

Agujero de la corona

Un agujero de corona es un hundimiento debido a la actividad humana subterránea, como la minería y las trincheras militares . [51] [52] Los ejemplos incluyen instancias sobre las trincheras de la Primera Guerra Mundial en Ypres , Bélgica ; cerca de minas en Nitra , Eslovaquia ; [53] una cantera de piedra caliza en Dudley , Inglaterra; [53] [54] y sobre una antigua mina de yeso en Magheracloone , Irlanda . [52]

Ejemplos notables

Bimmah o sumidero de estrella fugaz en Omán

Algunos de los sumideros más grandes del mundo son: [29]

África

Asia

caribe

América Central

Europa

América del norte

México

Estados Unidos

Oceanía

Sudamerica

Véase también

Referencias

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Bibliografía

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