La interacción entre erosión y tectónica ha sido un tema de debate desde principios de los años 1990. Si bien los efectos tectónicos en procesos superficiales como la erosión se han reconocido desde hace mucho tiempo (por ejemplo, la formación de ríos como resultado del levantamiento tectónico ), sólo recientemente se ha abordado lo contrario (efectos de la erosión en la actividad tectónica). [1] Las preguntas principales que rodean este tema son qué tipos de interacciones existen entre la erosión y la tectónica y cuáles son las implicaciones de estas interacciones. Si bien esto todavía es un tema de debate, una cosa está clara: el paisaje de la Tierra es producto de dos factores: la tectónica , que puede crear topografía y mantener el relieve a través del levantamiento de la superficie y las rocas, y el clima , que media en los procesos de erosión que desgastan las tierras altas. áreas a lo largo del tiempo. [2] La interacción de estos procesos puede formar, modificar o destruir características geomórficas en la superficie de la Tierra .
El término tectónica se refiere al estudio de la estructura de la superficie de la Tierra y las formas en que cambia con el tiempo. Los procesos tectónicos suelen ocurrir en los límites de las placas, que son de uno de tres tipos: límites convergentes , límites divergentes o límites transformantes . [3] Estos procesos forman y modifican la topografía de la superficie de la Tierra, aumentando efectivamente el relieve a través de los mecanismos de elevación isostática , engrosamiento de la corteza y deformación en forma de fallas y plegamientos . El aumento de las elevaciones, en relación con los niveles de base regionales, conduce a gradientes más pronunciados en los canales de los ríos y a un aumento de las precipitaciones orográficamente localizadas, lo que en última instancia resulta en un aumento drástico de las tasas de erosión. La topografía y el relieve general de un área determinada determinan la velocidad a la que fluirá la escorrentía superficial , determinando en última instancia el poder erosivo potencial de la escorrentía. Las pendientes más largas y empinadas son más propensas a tasas más altas de erosión durante períodos de fuertes lluvias que las áreas más cortas y de pendiente gradual. Por lo tanto, las grandes cadenas montañosas y otras áreas de alto relieve, formadas a través de levantamientos tectónicos, tendrán tasas de erosión significativamente más altas. [4] Además, la tectónica puede influir directamente en las tasas de erosión en un corto plazo, como queda claro en el caso de los terremotos , que pueden provocar deslizamientos de tierra y debilitar las rocas circundantes mediante perturbaciones sísmicas.
Si bien el levantamiento tectónico en cualquier caso conducirá a alguna forma de mayor elevación y, por lo tanto, mayores tasas de erosión, se centra principalmente en el levantamiento isostático, ya que proporciona una conexión fundamental entre las causas y los efectos de las interacciones erosión-tectónicas.
Comprender el principio de isostasia es un elemento clave para comprender las interacciones y retroalimentaciones compartidas entre la erosión y la tectónica. El principio de isostasia establece que cuando tiene libertad para moverse verticalmente, la litosfera flota a un nivel apropiado en la astenosfera, de modo que la presión a una profundidad de compensación en la astenosfera muy por debajo de la base de la litosfera es la misma. [3] El levantamiento isostático es tanto una causa como un efecto de la erosión. Cuando se produce una deformación en forma de engrosamiento de la corteza, se induce una respuesta isostática que hace que la corteza engrosada se hunda y la corteza circundante, más delgada, se levante. El levantamiento de la superficie resultante conduce a mayores elevaciones, lo que a su vez induce erosión. [5] Alternativamente, cuando una gran cantidad de material se erosiona lejos de la superficie de la Tierra, se produce un levantamiento para mantener el equilibrio isostático. Debido a la isostasia, las altas tasas de erosión en áreas horizontales significativas pueden absorber material de la corteza inferior y/o del manto superior . Este proceso se conoce como rebote isostático y es análogo a la respuesta de la Tierra tras la eliminación de grandes capas de hielo glacial. [6]
El levantamiento isostático y la erosión correspondiente son responsables de la formación de características geológicas a escala regional, así como de estructuras localizadas. Dos de estos ejemplos incluyen:
El flujo de canal describe el proceso mediante el cual el material de la corteza viscosa y caliente fluye horizontalmente entre la corteza superior y el manto litosférico y, finalmente, es empujado hacia la superficie. Este modelo tiene como objetivo explicar las características comunes a las zonas del interior metamórficas de algunos orógenos de colisión , más notablemente el sistema Himalaya - Meseta Tibetana . En zonas montañosas con fuertes lluvias (por lo tanto, altas tasas de erosión) se formarán ríos profundamente cortados. A medida que estos ríos desgastan la superficie de la Tierra, ocurren dos cosas: (1) la presión se reduce sobre las rocas subyacentes, debilitándolas efectivamente y (2) el material subyacente se acerca a la superficie. Esta reducción de la fuerza de la corteza terrestre, junto con la exhumación erosiva , permite la desviación del flujo del canal subyacente hacia la superficie de la Tierra. [9] [10]
El término erosión se refiere al grupo de procesos naturales, que incluyen la erosión , la disolución, la abrasión, la corrosión y el transporte, mediante los cuales el material se desgasta de la superficie de la Tierra para ser transportado y depositado en otros lugares.
La retroalimentación de la erosión sobre la tectónica viene dada por el transporte de masa superficial o cercana a la superficie (roca, suelo, arena, regolito , etc.) a una nueva ubicación. [1] Esta redistribución de material puede tener efectos profundos en el estado de las tensiones gravitacionales en el área, dependiendo de la magnitud de la masa transportada. Debido a que los procesos tectónicos dependen en gran medida del estado actual de las tensiones gravitacionales, la redistribución del material de la superficie puede conducir a actividad tectónica. [1] Si bien la erosión en todas sus formas, por definición, desgasta el material de la superficie de la Tierra, el proceso de pérdida de masa como producto de una incisión fluvial profunda tiene las mayores implicaciones tectónicas.
El desgaste de masa es el proceso geomórfico mediante el cual el material de la superficie se mueve cuesta abajo típicamente como una masa, en gran parte bajo la fuerza de la gravedad [11] A medida que los ríos fluyen hacia montañas con pendientes pronunciadas, se produce una incisión profunda en el canal a medida que el flujo del río desgasta la roca subyacente. La gran incisión del canal disminuye progresivamente la cantidad de fuerza gravitacional necesaria para que se produzca un evento de falla de la pendiente, lo que eventualmente resulta en pérdida de masa. [1] La eliminación de grandes cantidades de masa superficial de esta manera inducirá una respuesta isostática que dará como resultado una elevación hasta que se alcance el equilibrio.
Estudios recientes han demostrado que los procesos erosivos y tectónicos tienen un efecto en la evolución estructural de algunas características geológicas, en particular las cuñas orogénicas. Los modelos de cajas de arena altamente útiles, en los que capas horizontales de arena se presionan lentamente contra un tope, han demostrado que las geometrías, estructuras y cinemática de la formación de cuñas orogénicas con y sin erosión y sedimentación son significativamente diferentes. [12] [13] Los modelos numéricos también muestran que la evolución de los orógenos, su estructura tectónica final y el desarrollo potencial de una altiplanicie son sensibles al clima a largo plazo sobre las montañas, por ejemplo, la concentración de precipitación en un lado del orógeno debido a la elevación orográfica bajo una dirección de viento dominante. [14]