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Sumidero

El socavón del Lago Rojo en Croacia

Un sumidero es una depresión o un 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 por donde el agua superficial ingresa a pasajes subterráneos conocidos como ponor , tragar agujero o tragar . [1] [2] [3] [4] Un cenote es un tipo de sumidero que deja al descubierto el agua subterránea que se encuentra debajo. [4] Fregadero y sumidero de arroyo son términos más generales para sitios que drenan agua superficial, posiblemente mediante infiltración en sedimentos o rocas desmoronadas. [2]

La mayoría de los sumideros son causados ​​por procesos kársticos : la 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 cuencos revestidos de tierra hasta abismos con bordes de 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 al continuo descenso del nivel del mar.
Derrumbe de un socavón en Chinchón , España.

Procesos naturales

Los sumideros pueden capturar el drenaje superficial del agua corriente o estancada, pero también pueden formarse en lugares altos y secos en lugares específicos. Los sumideros que capturan el drenaje pueden retenerlo en grandes cuevas de piedra caliza. Estas cuevas pueden desembocar en afluentes de ríos más grandes. [6] [7]

La formación de sumideros implica procesos naturales de erosión [8] o eliminación gradual de un lecho de roca ligeramente soluble (como la piedra caliza ) mediante la filtración de agua, el colapso del techo de una cueva o el descenso del nivel freático . [9] Los sumideros a menudo se forman mediante el 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.

Ocasionalmente, un sumidero puede mostrar una abertura visible hacia una cueva debajo. En el caso de sumideros excepcionalmente grandes, como el sumidero de Minyé en Papúa Nueva Guinea o el Cedar Sink en el Parque Nacional Mammoth Cave en Kentucky , puede verse una corriente o río subterráneo a través de su fondo que fluye de un lado a otro.

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

A medida que la roca se disuelve, se desarrollan espacios y cavernas bajo tierra. Estos sumideros pueden ser dramáticos, porque la superficie del terreno generalmente permanece intacta hasta que no hay suficiente soporte. Entonces, puede ocurrir 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 había encontrado fosas activas, relacionadas con el colapso de sumideros y posiblemente asociadas con explosiones, en el cometa 67P/Churyumov-Gerasimenko . [13] [14]

Procesos artificiales

Colapso formado por 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 colapso de minas abandonadas y almacenamiento en cavernas de sal en domos de sal en lugares como Luisiana , Misisipi y Texas , en los Estados Unidos de América. Más comúnmente, los colapsos ocurren en áreas urbanas debido a roturas de tuberías de agua o colapsos de alcantarillas cuando las tuberías viejas ceden. También pueden ocurrir por el bombeo excesivo y la extracción de agua subterránea y fluidos subterráneos.

También se pueden formar sumideros cuando se cambian los patrones naturales de drenaje de agua y se desarrollan nuevos sistemas de desviación de agua. Algunos sumideros se forman cuando se cambia la superficie del terreno, como cuando se crean estanques industriales y de almacenamiento de escorrentía; El peso sustancial del nuevo material puede provocar el colapso del techo de un vacío o cavidad existente en el subsuelo, lo que resultaría en el desarrollo de un sumidero.

Clasificación

Sumideros de solución

Los sumideros de solución o disolución se forman donde el agua disuelve la piedra caliza debajo de una capa de suelo. La disolución amplía las aberturas naturales en la roca, como juntas, fracturas y planos de estratificación. El suelo se asienta en las aberturas agrandadas formando una pequeña depresión en la superficie del suelo. [15]

Dolina de disolución del USGS.

Dolinas de cobertura-hundimiento

Los sumideros de hundimiento de cobertura se forman donde los huecos en la piedra caliza subyacente permiten que el suelo se asiente más para crear depresiones superficiales más grandes. [15]

Dolina de hundimiento de cobertura del USGS.

Sumideros de cobertura-colapso

Se forman sumideros o "abandonos" de cobertura donde se deposita tanta tierra en huecos en la piedra caliza que la superficie del suelo colapsa. Los colapsos de la superficie pueden ocurrir abruptamente 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 de hundimiento de cobertura del USGS.

Dolinas pseudokarst

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

Sumideros acelerados por humanos

Cuatro paneles ilustran el crecimiento de las cavidades del suelo sobre una cavidad de roca. El agua ascendente ablanda el suelo. El agua que se mueve hacia abajo arrastra el suelo ablandado hacia la cavidad de la roca.
Las actividades creadas por el hombre y las alteraciones del suelo 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 imaginar que el suelo bajo tus pies o tu casa se derrumba repentinamente y forma un gran agujero en el suelo". [15] Las actividades humanas pueden acelerar los colapsos de los sumideros kársticos, provocando colapsos en unos pocos años que normalmente evolucionarían a lo largo de miles de años en condiciones naturales. [17] : 2  [18] [16] : 1 y 92  Los sumideros por colapso del suelo, que se caracterizan por el colapso de cavidades en el suelo que se han desarrollado donde el suelo cae hacia cavidades de roca subyacentes, representan los peligros más graves para la vida y propiedad. La fluctuación del nivel del agua acelera este proceso de colapso. Cuando el agua asciende 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 las cavidades de las rocas. El agua que fluye en los conductos kársticos arrastra el suelo, evitando que se acumule en las cavidades de las rocas y permitiendo que continúe el proceso de colapso. [19] : 52–53 

Los sumideros inducidos ocurren cuando la actividad humana altera la forma en que el agua superficial recarga el agua subterránea . Muchos sumideros provocados por el hombre se producen cuando se altera la recarga natural difusa y se concentra el agua superficial. Las actividades que pueden acelerar el colapso de los sumideros incluyen la extracción de madera, la excavación de zanjas, el tendido de tuberías, alcantarillas, líneas de agua, desagües pluviales y perforación. 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 colapsos de sumideros inducidos por el hombre. [16] : 8 

Algunos sumideros inducidos están precedidos por señales de advertencia, como grietas, hundimientos, puertas atascadas o crujidos, pero otros se desarrollan con poca o ninguna advertencia. [17] : 32–34  Sin embargo, el desarrollo kárstico se comprende bien y una caracterización adecuada del sitio puede evitar desastres kársticos. Por lo tanto, la mayoría de los desastres por sumideros son predecibles y prevenibles y no “ actos fortuitos ”. [20] : xii  [16] : 17 y 104  La Sociedad Estadounidense de Ingenieros Civiles ha declarado que el potencial de colapso de un sumidero debe ser parte de la planificación del uso de la tierra en áreas kársticas. Cuando el colapso de estructuras por un sumidero pueda causar la pérdida de vidas, se debe concienciar al público de los riesgos. [19] : 88 

Los lugares más probables para el colapso de los sumideros son áreas donde ya existe una alta densidad de sumideros existentes. Su presencia muestra que el subsuelo contiene un sistema de cuevas u otros vacíos inestables. [21] Cuando existen grandes cavidades en la piedra caliza, pueden ocurrir grandes colapsos superficiales, como el colapso 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 suelo y el 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. Las áreas más susceptibles al colapso de los socavones pueden identificarse y evitarse. [19] : 88  En áreas kársticas, las evaluaciones tradicionales de 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 áreas kársticas es muy irregular, el número de muestras del subsuelo ( perforaciones y muestras de núcleos ) requeridas por unidad de área suele ser mucho mayor que en áreas no kársticas. [19] : 98–99 

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

En 2015, el Servicio Geológico de EE. UU. estimó el costo de las reparaciones de los daños derivados de 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 gran subestimación basada en datos inadecuados. [22] La mayor cantidad de daños por sumideros kársticos en los Estados Unidos ocurre en Florida, Texas, Alabama, Missouri, 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 del descenso provocado por el hombre del nivel del agua 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 importantes riesgos kársticos incluyen la cuenca del Ebro en el norte de España ; la isla de Cerdeña ; la península italiana; las zonas de Chalk 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]

Ocurrencia

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

En los paisajes kársticos suelen aparecer dolinas. [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 en estas zonas sólo hay ríos subterráneos . Ejemplos de paisajes kársticos con numerosos sumideros masivos incluyen las montañas Khammouan ( Laos ) y la meseta de Mamo (Papua Nueva Guinea). [28] [29] Los sumideros más grandes conocidos formados en arenisca son Sima Humboldt y Sima Martel en Venezuela . [29]

Algunas dolinas se forman en gruesas capas de piedra caliza homogénea. Su formación se ve facilitada por el elevado flujo de agua subterránea, a menudo causado por las intensas precipitaciones; Estas precipitaciones provocan la formación de sumideros gigantes en 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 sumideros más grandes conocidos del mundo, como el Xiaozhai Tiankeng ( Chongqing , China ) de 662 metros de profundidad , 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 formadas por agua subterránea ácida 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 estadounidense de Florida, en América del Norte, es conocido por sufrir frecuentes derrumbes de sumideros, especialmente en la parte central del estado. La piedra caliza subyacente tiene entre 15 y 25 millones de años. En las zonas periféricas del estado, los sumideros son raros o inexistentes; La piedra caliza tiene alrededor de 120.000 años. [34]

En la zona de Murge , en el sur de Italia, también hay numerosos sumideros. Se pueden formar sumideros en los 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 sitios de eliminación de diversos tipos de desechos . Una consecuencia de esto es la contaminación de los recursos de aguas subterráneas, con graves consecuencias para la salud en dichas zonas. [38] [39]

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

Cuando los sumideros son muy profundos o están conectados a cuevas, pueden ofrecer desafíos para los espeleólogos experimentados o, cuando están llenos de agua, para los buzos . Algunos de los más espectaculares son el cenote Zacatón en México (el sumidero lleno de agua más profundo del mundo), el sumidero de Boesmansgat en Sudáfrica, el tepuy Sarisariñama en Venezuela, el Sótano del Barro en México y en el pueblo 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 habitantes locales conocen bien los sumideros grandes y visualmente inusuales desde la antigüedad. Hoy en día, los sumideros se agrupan y nombran con nombres genéricos o específicos del sitio. Algunos ejemplos de tales nombres se enumeran a continuación. [42]

Pseudokarst de tuberías

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 agujero 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 mediante la disolución de piedra caliza, dolomita, mármol o cualquier otra roca soluble en agua. [49] [50] En cambio, son ejemplos de "pseudokarst de tuberías", creado por el colapso de grandes cavidades que se habían desarrollado en los depósitos volcánicos cuaternarios débiles y quebradizos que subyacen a la ciudad. Aunque débiles y quebradizos, estos depósitos volcánicos tienen suficiente cohesión para permitirles permanecer en caras verticales y desarrollar grandes vacíos subterráneos en su interior. Un proceso llamado " tubería de suelo " creó primero grandes vacíos subterráneos, a medida que el agua de las tuberías principales con fugas fluía a través de estos depósitos volcánicos y lavaba mecánicamente los materiales volcánicos finos de ellos, luego erosionaba progresivamente y eliminaba los materiales más gruesos. Con el tiempo, estos vacíos subterráneos se volvieron lo suficientemente grandes como para que sus techos colapsaran creando grandes agujeros. [49]

Agujero de 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 encima de una antigua mina de yeso en Magheracloone , Irlanda . [52]

Ejemplos notables

Bimmah o sumidero de la estrella fugaz en Omán

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

África

Asia

caribe

Centroamérica

Europa

América del norte

México

Estados Unidos

Oceanía

Sudamerica

Ver también

Referencias

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Bibliografía

enlaces externos