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Deslizamiento de tierra

Un deslizamiento de tierra cerca de Cusco, Perú , en 2018
Se ha desarrollado un modelo de la NASA para observar cómo está cambiando la actividad potencial de deslizamientos de tierra en todo el mundo.
Animación de un deslizamiento de tierra en el condado de San Mateo, California

Los deslizamientos de tierra , también conocidos como deslizamientos de tierra , [1] [2] [3] son ​​varias formas de desgaste masivo que pueden incluir una amplia gama de movimientos del suelo, como desprendimientos de rocas , corrientes de lodo , fallas de taludes poco profundos o profundos y flujos de escombros . [4] Los deslizamientos de tierra ocurren en una variedad de entornos, caracterizados por pendientes pronunciadas o suaves, desde cadenas montañosas hasta acantilados costeros o incluso bajo el agua, [5] en cuyo caso se denominan deslizamientos de tierra submarinos .

La gravedad es la principal fuerza impulsora para que ocurra un deslizamiento de tierra, pero hay otros factores que afectan la estabilidad de la pendiente y que producen condiciones específicas que hacen que una pendiente sea propensa a fallar. En muchos casos, el deslizamiento de tierra es desencadenado por un evento específico (como una lluvia intensa , un terremoto , un corte de pendiente para construir una carretera, y muchos otros), aunque éste no siempre es identificable.

Los deslizamientos de tierra frecuentemente se ven agravados por el desarrollo humano (como la expansión urbana ) y la explotación de recursos (como la minería y la deforestación ). La degradación de la tierra frecuentemente conduce a una menor estabilización del suelo por la vegetación . [6] Además, el calentamiento global causado por el cambio climático y otros impactos humanos en el medio ambiente puede aumentar la frecuencia de eventos naturales (como el clima extremo ) que desencadenan deslizamientos de tierra. [7] La ​​mitigación de deslizamientos de tierra describe la política y las prácticas para reducir el riesgo de impactos humanos de los deslizamientos de tierra, reduciendo el riesgo de desastres naturales .

Causas

El deslizamiento de tierra Mameyes , en el barrio Mameyes del barrio Portugués Urbano en Ponce , Puerto Rico , fue causado por una extensa acumulación de lluvias y, según algunas fuentes, rayos. Enterró más de 100 casas.
El deslizamiento de tierra en Surte en Suecia, 1950. Fue un rápido deslizamiento de arcilla que mató a una persona.

Los deslizamientos de tierra ocurren cuando el talud (o una porción del mismo) sufre algunos procesos que cambian su condición de estable a inestable. Esto se debe esencialmente a una disminución en la resistencia al corte del material del talud, a un aumento en el esfuerzo cortante soportado por el material o a una combinación de ambos. Un cambio en la estabilidad de una pendiente puede deberse a varios factores, que actúan juntos o solos. Las causas naturales de los deslizamientos de tierra incluyen:

Los deslizamientos de tierra se ven agravados por actividades humanas, tales como:

Tipos

Tipos de deslizamiento de tierra

Clasificación de Hungr-Leroueil-Picarelli

En el uso tradicional, el término deslizamiento de tierra se ha utilizado en un momento u otro para cubrir casi todas las formas de movimiento masivo de rocas y regolito en la superficie de la Tierra. En 1978, el geólogo David Varnes notó este uso impreciso y propuso un esquema nuevo y mucho más estricto para la clasificación de los movimientos de masas y los procesos de subsidencia . [24] Este esquema fue posteriormente modificado por Cruden y Varnes en 1996, [25] y refinado por Hutchinson (1988), [26] Hungr et al. (2001), [27] y finalmente por Hungr, Leroueil y Picarelli (2014). [4] A continuación se proporciona la clasificación resultante de la última actualización.

Bajo esta clasificación se reconocen seis tipos de movimiento. Cada tipo se puede ver tanto en la roca como en el suelo. Una caída es un movimiento de bloques o trozos de suelo aislados en caída libre. El término derribar se refiere a bloques que se desprenden por rotación de una cara vertical. Un deslizamiento es el movimiento de un cuerpo de material que generalmente permanece intacto mientras se desplaza sobre una o varias superficies inclinadas o capas delgadas de material (también llamadas zonas de corte) en las que se concentran grandes deformaciones. Los deslizamientos también se subclasifican según la forma de la superficie o zona de corte en la que se produce el movimiento. Los planos pueden ser ampliamente paralelos a la superficie ("deslizamientos planos") o en forma de cuchara ("deslizamientos rotacionales"). Los deslizamientos pueden ocurrir catastróficamente, pero el movimiento en la superficie también puede ser gradual y progresivo. Las extensiones son una forma de hundimiento en la que una capa de material se agrieta, se abre y se expande lateralmente. Los flujos son el movimiento de material fluidizado, que puede ser tanto seco como rico en agua (como en los flujos de lodo). Los flujos pueden moverse imperceptiblemente durante años o acelerarse rápidamente y causar desastres. Las deformaciones de laderas son movimientos lentos y distribuidos que pueden afectar a laderas enteras o a partes de ellas. Algunos deslizamientos de tierra son complejos en el sentido de que presentan diferentes tipos de movimiento en diferentes partes del cuerpo en movimiento, o evolucionan de un tipo de movimiento a otro con el tiempo. Por ejemplo, un deslizamiento de tierra puede iniciarse como una caída o derrumbe de rocas y luego, a medida que los bloques se desintegran tras el impacto, transformarse en un deslizamiento o flujo de escombros. También puede producirse un efecto de avalancha, en el que la masa en movimiento arrastra material adicional a lo largo de su trayectoria.

Flujos

El material de la pendiente que se satura con agua puede producir un flujo de escombros o de lodo . Sin embargo, también los residuos secos pueden presentar movimientos similares a los de un flujo. [28] Los escombros o el barro que fluyen pueden levantar árboles, casas y automóviles, y bloquear puentes y ríos provocando inundaciones a lo largo de su camino. Este fenómeno es particularmente peligroso en las zonas alpinas , donde gargantas estrechas y valles empinados propician flujos más rápidos. Los flujos de escombros y lodo pueden iniciarse en las laderas o resultar de la fluidización del material del deslizamiento a medida que gana velocidad o incorpora más escombros y agua a lo largo de su trayectoria. Los bloqueos de los ríos cuando el flujo llega a una corriente principal pueden generar represas temporales. A medida que los embalses fallan, se puede crear un efecto dominó, con un crecimiento notable en el volumen de la masa que fluye y en su poder destructivo.

El flujo de tierra de la Costa della Gaveta en Potenza , Italia. Aunque se mueve a un ritmo de apenas unos pocos milímetros por año [13] y es apenas visible, este deslizamiento de tierra causa daños progresivos a la carretera nacional, a la carretera nacional, a un paso elevado y a varias casas que se construyen sobre ella.
Un deslizamiento de rocas en Guerrero , México

Un flujo de tierra es el movimiento descendente de material en su mayoría de grano fino. Los flujos de tierra pueden moverse a velocidades dentro de un rango muy amplio, desde tan solo 1 mm/año [13] [14] hasta muchos km/h. Aunque se parecen mucho a los flujos de lodo , en general se mueven más lentamente y están cubiertos de material sólido arrastrado por el flujo desde el interior. La arcilla, la arena fina y el limo, y el material piroclástico de grano fino son todos susceptibles a los flujos de tierra. Estos flujos generalmente están controlados por las presiones del agua de los poros dentro de la masa, que deben ser lo suficientemente altas como para producir una baja resistencia al corte. En las laderas, algunos flujos de tierra se pueden reconocer por su forma alargada, con uno o más lóbulos en los dedos de los pies. A medida que estos lóbulos se extienden, el drenaje de la masa aumenta y los márgenes se secan, lo que reduce la velocidad general del flujo. Este proceso también hace que el flujo se espese. Los flujos de tierra ocurren con mayor frecuencia durante períodos de altas precipitaciones, que saturan el suelo y aumentan la presión del agua. Sin embargo, no son infrecuentes los flujos de tierra que siguen avanzando también durante las estaciones secas. Pueden desarrollarse fisuras durante el movimiento de materiales arcillosos, lo que facilita la intrusión de agua en la masa en movimiento y produce respuestas más rápidas a la precipitación. [29]

Una avalancha de rocas, a veces denominada sturzstrom , es un deslizamiento de tierra grande y de rápido movimiento del tipo flujo. Es más raro que otros tipos de deslizamientos de tierra pero suele ser muy destructivo. Por lo general, presenta un descentramiento largo, que fluye muy lejos sobre un terreno de ángulo bajo, plano o incluso ligeramente cuesta arriba. Los mecanismos que favorecen el largo descentramiento pueden ser diferentes, pero normalmente provocan el debilitamiento de la masa deslizante a medida que aumenta la velocidad. [30] [31] [32] Las causas de este debilitamiento no se comprenden completamente. Especialmente en el caso de los deslizamientos de tierra más grandes, puede implicar un calentamiento muy rápido de la zona de cizallamiento debido a la fricción, lo que puede incluso causar que el agua presente se vaporice y acumule una gran presión, produciendo una especie de efecto de aerodeslizador. [33] En algunos casos, la temperatura muy alta puede incluso hacer que algunos de los minerales se derritan. [34] Durante el movimiento, la roca en la zona de corte también puede estar finamente molida, produciendo un polvo mineral de tamaño nanométrico que puede actuar como lubricante, reduciendo la resistencia al movimiento y promoviendo mayores velocidades y desviaciones más largas. [35] Los mecanismos de debilitamiento en grandes avalanchas de rocas son similares a los que ocurren en fallas sísmicas. [32]

Diapositivas

Los deslizamientos pueden ocurrir en cualquier material de roca o suelo y se caracterizan por el movimiento de una masa sobre una superficie o zona de corte plana o curvilínea.

Un deslizamiento de escombros es un tipo de deslizamiento caracterizado por el movimiento caótico de material mezclado con agua y/o hielo. Generalmente se desencadena por la saturación de laderas con espesa vegetación, lo que da como resultado una mezcla incoherente de madera rota, vegetación más pequeña y otros escombros. [29] Los flujos de escombros y las avalanchas se diferencian de los deslizamientos de escombros porque su movimiento es fluido y generalmente mucho más rápido. Esto suele ser el resultado de menores resistencias al corte y pendientes más pronunciadas. Normalmente, los deslizamientos de escombros comienzan con el desprendimiento de grandes fragmentos de roca en lo alto de las laderas, que se rompen a medida que descienden.

Los deslizamientos de arcilla y limo suelen ser lentos, pero pueden experimentar una aceleración episódica en respuesta a fuertes lluvias o al rápido deshielo. A menudo se ven en pendientes suaves y se mueven sobre superficies planas, como el lecho de roca subyacente. Las superficies de falla también se pueden formar dentro de la propia capa de arcilla o limo y generalmente tienen formas cóncavas, lo que resulta en deslizamientos rotacionales.

Deslizamientos de tierra poco profundos y profundos

Hotel Panorama en el Lago de Garda . Se eliminó parte de una colina de esquisto del Devónico para hacer la carretera, formando una pendiente inclinada. El bloque superior se desprendió a lo largo de un plano de lecho y se desliza colina abajo, formando una pila desordenada de rocas en la base del tobogán.

Los mecanismos de falla de taludes a menudo contienen grandes incertidumbres y podrían verse afectados significativamente por la heterogeneidad de las propiedades del suelo. [36] Un deslizamiento de tierra en el que la superficie de deslizamiento está ubicada dentro del manto del suelo o lecho rocoso erosionado (generalmente a una profundidad de unos pocos decímetros a algunos metros) se denomina deslizamiento de tierra poco profundo. Los deslizamientos y flujos de escombros suelen ser poco profundos. Los deslizamientos de tierra poco profundos a menudo pueden ocurrir en áreas que tienen pendientes con suelos altamente permeables sobre suelos poco permeables. El suelo poco permeable atrapa el agua en el suelo menos profundo generando altas presiones de agua. A medida que la capa superior del suelo se llena de agua, puede volverse inestable y deslizarse cuesta abajo.

Deslizamiento de tierra profundo en una montaña en Sehara, Kihō , Japón, causado por las lluvias torrenciales de la tormenta tropical Talas
Deslizamiento de tierra y regolito en Pakistán

Los deslizamientos de tierra profundos son aquellos en los que la superficie de deslizamiento se encuentra en su mayor parte profundamente, por ejemplo muy por debajo de la profundidad máxima de enraizamiento de los árboles. Por lo general involucran regolito profundo , roca erosionada y/o lecho de roca e incluyen grandes fallas de taludes asociadas con movimientos traslacionales, rotacionales o complejos. [37] Tienden a formarse a lo largo de un plano de debilidad, como una falla o un plano de asentamiento . Se pueden identificar visualmente por escarpes cóncavos en la parte superior y áreas empinadas en la punta. [38] Los deslizamientos de tierra profundos también dan forma a los paisajes en escalas de tiempo geológicas y producen sedimentos que alteran fuertemente el curso de los arroyos fluviales . [39]

Fenómenos relacionados

Tsunamis resultantes

Los deslizamientos de tierra que se producen bajo el mar o que tienen impacto en el agua, por ejemplo, importantes desprendimientos de rocas o colapsos volcánicos en el mar, [40] pueden generar tsunamis . Los deslizamientos de tierra masivos también pueden generar megatsunamis , que suelen tener cientos de metros de altura. En 1958, se produjo uno de esos tsunamis en la bahía de Lituya , en Alaska. [41] [42]

Mapeo de predicción de deslizamientos de tierra

El análisis y el mapeo de peligros de deslizamientos de tierra pueden proporcionar información útil para la reducción de pérdidas catastróficas y ayudar en el desarrollo de directrices para la planificación sostenible del uso de la tierra . El análisis se utiliza para identificar los factores relacionados con los deslizamientos de tierra, estimar la contribución relativa de los factores que causan fallas de taludes, establecer una relación entre los factores y los deslizamientos de tierra y predecir el peligro de deslizamientos de tierra en el futuro con base en dicha relación. [43] Los factores que se han utilizado para el análisis de peligro de deslizamientos de tierra generalmente se pueden agrupar en geomorfología , geología , uso/cobertura del suelo e hidrogeología . Dado que se consideran muchos factores para el mapeo de peligros de deslizamientos de tierra, el SIG es una herramienta apropiada porque tiene funciones de recopilación, almacenamiento, manipulación, visualización y análisis de grandes cantidades de datos referenciados espacialmente que pueden manejarse de manera rápida y efectiva. [44] Cárdenas informó evidencia sobre el uso exhaustivo de SIG en conjunto con herramientas de modelado de incertidumbre para el mapeo de deslizamientos de tierra. [45] [46] Las técnicas de teledetección también se emplean mucho para la evaluación y el análisis del peligro de deslizamientos de tierra. Se utilizan fotografías aéreas e imágenes satelitales de antes y después para recopilar características de los deslizamientos de tierra, como distribución y clasificación, y factores como pendiente, litología y uso/cobertura del suelo que se utilizarán para ayudar a predecir eventos futuros. [47] Las imágenes de antes y después también ayudan a revelar cómo cambió el paisaje después de un evento, qué pudo haber desencadenado el deslizamiento de tierra y muestran el proceso de regeneración y recuperación. [48]

Utilizando imágenes satelitales en combinación con SIG y estudios sobre el terreno, es posible generar mapas de posibles ocurrencias de futuros deslizamientos de tierra. [49] Dichos mapas deben mostrar las ubicaciones de eventos anteriores, así como indicar claramente las ubicaciones probables de eventos futuros. En general, para predecir deslizamientos de tierra, se debe suponer que su ocurrencia está determinada por ciertos factores geológicos y que los deslizamientos futuros ocurrirán en las mismas condiciones que eventos pasados. [50] Por lo tanto, es necesario establecer una relación entre las condiciones geomorfológicas en las que tuvieron lugar los eventos pasados ​​y las condiciones futuras esperadas. [51]

Los desastres naturales son un ejemplo dramático de personas que viven en conflicto con el medio ambiente. Las predicciones y advertencias tempranas son esenciales para reducir los daños a la propiedad y la pérdida de vidas. Debido a que los deslizamientos de tierra ocurren con frecuencia y pueden representar algunas de las fuerzas más destructivas de la Tierra, es imperativo comprender bien qué los causa y cómo las personas pueden ayudar a evitar que ocurran o simplemente evitarlos cuando ocurren. La gestión y el desarrollo sostenibles de la tierra también son claves esenciales para reducir los impactos negativos de los deslizamientos de tierra.

Un extensómetro Wireline que monitorea el desplazamiento de pendientes y transmite datos de forma remota vía radio o Wi-Fi. Se pueden utilizar extensómetros in situ o desplegados estratégicamente para proporcionar una alerta temprana de un posible deslizamiento de tierra. [52]

Los SIG ofrecen un método superior para el análisis de deslizamientos de tierra porque permiten capturar, almacenar, manipular, analizar y mostrar grandes cantidades de datos de forma rápida y eficaz. Debido a que intervienen tantas variables, es importante poder superponer las muchas capas de datos para desarrollar una descripción completa y precisa de lo que está sucediendo en la superficie de la Tierra. Los investigadores necesitan saber qué variables son los factores más importantes que desencadenan deslizamientos de tierra en un lugar determinado. Utilizando SIG, se pueden generar mapas extremadamente detallados para mostrar eventos pasados ​​y probables eventos futuros que tienen el potencial de salvar vidas, propiedades y dinero.

Desde los años 90, los SIG también se han utilizado con éxito junto con sistemas de apoyo a la toma de decisiones , para mostrar en un mapa evaluaciones de riesgos en tiempo real basadas en los datos de seguimiento recopilados en la zona del desastre de Val Pola (Italia). [53]

Deslizamientos de tierra prehistóricos

El Rin cortando los escombros del desprendimiento de rocas de Flims , Suiza

Deslizamientos de tierra históricos

Deslizamientos de tierra extraterrestres

Se han detectado evidencias de deslizamientos de tierra pasados ​​en muchos cuerpos del sistema solar, pero dado que la mayoría de las observaciones se realizan mediante sondas que solo observan durante un tiempo limitado y la mayoría de los cuerpos del sistema solar parecen estar geológicamente inactivos, no se sabe que hayan ocurrido muchos deslizamientos de tierra. en tiempos recientes. Tanto Venus como Marte han sido objeto de mapeo a largo plazo por parte de satélites en órbita, y se han observado ejemplos de deslizamientos de tierra en ambos planetas.

Mitigación de deslizamientos de tierra

La mitigación de deslizamientos de tierra se refiere a varias actividades realizadas por el hombre en las laderas con el objetivo de disminuir el efecto de los deslizamientos de tierra. Los deslizamientos de tierra pueden ser provocados por muchas causas, a veces concomitantes. Además de la erosión superficial o la reducción de la resistencia al corte causada por las lluvias estacionales , los deslizamientos de tierra pueden ser provocados por actividades antrópicas, como agregar peso excesivo sobre la pendiente, excavar en la mitad de la pendiente o al pie de la pendiente. A menudo, los fenómenos individuales se unen para generar inestabilidad en el tiempo, lo que muchas veces no permite reconstruir la evolución de un deslizamiento de tierra en particular. Por lo tanto, las medidas de mitigación del peligro de deslizamientos de tierra generalmente no se clasifican según el fenómeno que podría causar un deslizamiento de tierra. [61] En cambio, se clasifican según el tipo de método de estabilización de taludes utilizado:

  • Métodos geométricos, en los que se cambia la geometría de la ladera (en general la pendiente);
  • Métodos hidrogeológicos , en los que se intenta bajar el nivel del agua subterránea o reducir el contenido de agua del material.
  • Métodos químicos y mecánicos, en los que se intenta aumentar la resistencia al corte de la masa inestable o introducir fuerzas externas activas (por ejemplo, anclajes , rocas o clavos en el suelo ) o pasivas (por ejemplo, pozos estructurales, pilotes o suelo reforzado) para contrarrestar las fuerzas desestabilizadoras. efectivo.
Cada uno de estos métodos varía algo según el tipo de material que compone la pendiente.

Ver también

Referencias

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