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Las islas barrera son un accidente geográfico costero , un tipo de sistema de dunas e isla de arena , donde se ha formado un área de arena por la acción de las olas y las mareas paralelas a la costa continental . [1] Por lo general, se presentan en cadenas, que consisten en cualquier cosa desde unas pocas islas hasta más de una docena. Están sujetas a cambios durante las tormentas y otras acciones, pero absorben energía y protegen las costas y crean áreas de aguas protegidas donde los humedales pueden florecer. Una cadena de barrera puede extenderse por cientos de kilómetros, con islas separadas periódicamente por entradas de marea . La isla barrera más grande del mundo es Padre Island de Texas, Estados Unidos, con 113 millas (182 km) de largo. [2] A veces, una entrada importante puede cerrarse permanentemente, transformando una isla en una península , creando así una península barrera , [3] que a menudo incluye una playa , playa barrera . Aunque muchas son largas y estrechas, la longitud y el ancho de las barreras y la morfología general de las costas de barrera están relacionadas con parámetros que incluyen rango de marea , energía de las olas , suministro de sedimentos , tendencias del nivel del mar y controles del basamento . [4] La cantidad de vegetación en la barrera tiene un gran impacto en la altura y evolución de la isla. [5]
Se pueden encontrar cadenas de islas barrera a lo largo de aproximadamente el 13-15% de las costas del mundo. [6] Presentan diferentes configuraciones, lo que sugiere que pueden formarse y mantenerse en una variedad de entornos. Se han propuesto numerosas teorías para explicar su formación.
Una estructura artificial construida en alta mar paralela a la costa se denomina rompeolas . En términos de morfodinámica costera , actúa de manera similar a una isla barrera natural al disipar y reducir la energía de las olas y las corrientes que golpean la costa. Por lo tanto, es un aspecto importante de la ingeniería costera .
La cara de la costa es la parte de la barrera donde el océano se encuentra con la costa de la isla. El cuerpo de la isla barrera en sí mismo separa la cara de la costa de la zona de la laguna o llanura de marea . Las características comunes de la cara de la costa superior son arenas finas con lodo y posiblemente limo. Más adentro del océano, el sedimento se vuelve más fino. El efecto de las olas en este punto es débil debido a la profundidad. La bioturbación es común y se pueden encontrar muchos fósiles en los depósitos de la cara de la costa superior en el registro geológico .
La zona media de la costa se encuentra en la zona superior de la costa. La zona media de la costa está fuertemente influenciada por la acción de las olas debido a su profundidad. Más cerca de la costa, la arena es de grano medio y es común encontrar trozos de conchas. Como la acción de las olas es más intensa, no es probable que se produzca bioturbación.
La zona costera inferior se ve constantemente afectada por la acción de las olas, lo que da lugar al desarrollo de estructuras sedimentarias en espiga debido al flujo constante y diferente de las olas. La arena es más gruesa.
La zona de la costa es la zona de tierra entre la marea alta y la marea baja. Al igual que la parte superior de la costa, se ve constantemente afectada por la acción de las olas. Hay estratificación cruzada y laminación y arenas más gruesas debido a la alta energía presente por el choque de las olas. La arena también está muy bien clasificada .
La zona de la costa está siempre por encima del punto más alto del nivel del agua. Aquí también se encuentra la berma , que marca el límite entre la zona de la costa y la zona de la costa. El factor importante aquí es el viento, no el agua. Durante las tormentas fuertes, las olas altas y el viento pueden arrastrar y erosionar los sedimentos de la zona de la costa.
Las dunas costeras , creadas por el viento, son típicas de una isla barrera. Están ubicadas en la parte superior de la costa. Las dunas mostrarán características de las típicas dunas eólicas arrastradas por el viento. La diferencia es que las dunas de una isla barrera suelen contener raíces de vegetación costera y bioturbación marina.
La zona de laguna y llanura de marea se encuentra detrás de la zona de dunas y de la costa. Aquí el agua está quieta, lo que permite que los sedimentos finos, las arenas y el lodo se depositen. Las lagunas pueden convertirse en el hogar de un entorno anaeróbico . Esto permitirá que se formen grandes cantidades de lodo rico en materia orgánica. La vegetación también es común.
Las islas barrera se pueden observar en todos los continentes de la Tierra, excepto en la Antártida. Se encuentran principalmente en áreas tectónicamente estables , como las "costas de borde de salida" que miran (se alejan) de las dorsales oceánicas formadas por límites divergentes de placas tectónicas, y alrededor de cuencas marinas más pequeñas , como el mar Mediterráneo y el golfo de México . [7] Las áreas con mareas relativamente pequeñas y abundante suministro de arena favorecen la formación de islas barrera.
La bahía Moreton , en la costa este de Australia y directamente al este de Brisbane , está protegida del océano Pacífico por una cadena de islas barrera muy grandes. De norte a sur se encuentran la isla Bribie , la isla Moreton , la isla North Stradbroke y la isla South Stradbroke (las dos últimas solían ser una sola isla hasta que una tormenta creó un canal entre ellas en 1896). La isla North Stradbroke es la segunda isla de arena más grande del mundo y la isla Moreton es la tercera más grande.
La isla Fraser , otra isla barrera situada a 200 km al norte de la bahía Moreton en la misma costa, es la isla de arena más grande del mundo.
Las islas barrera se encuentran principalmente en las costas este y del golfo de los Estados Unidos, donde cada estado, desde Maine hasta Florida (costa este) y desde Florida hasta Texas ( costa del golfo ), presenta al menos parte de una isla barrera. Muchos tienen un gran número de islas barrera; Florida, por ejemplo, tenía 29 (en 1997) en solo 300 kilómetros (190 millas) a lo largo de la costa oeste (golfo) de la península de Florida, más otras 20 en la costa este y varias islas barrera y lenguas de tierra a lo largo de la costa del Panhandle . [8] La isla Padre , en Texas, es la isla barrera más larga del mundo; otras islas conocidas en la costa del golfo incluyen la isla Galveston en Texas y las islas Sanibel y Captiva en Florida. Entre las de la costa este se encuentran Miami Beach y Palm Beach en Florida; la isla Hatteras en Carolina del Norte; la isla Assateague en Virginia y Maryland ; la isla Absecon en Nueva Jersey, donde se encuentra Atlantic City ; y la isla Jones Beach y la isla Fire , ambas frente a Long Island en Nueva York. En la costa del Pacífico de los Estados Unidos no se encuentran islas barrera debido a la costa rocosa y a la corta plataforma continental, pero sí se pueden encontrar penínsulas barrera. También se pueden ver islas barrera en la costa ártica de Alaska .
También se pueden encontrar islas barrera en el Canadá marítimo y en otros lugares a lo largo de la costa. Un buen ejemplo se encuentra en la bahía de Miramichi , en Nuevo Brunswick , donde la isla Portage, así como la isla Fox y la isla Hay, protegen la bahía interior de las tormentas en el golfo de San Lorenzo .
La costa del Golfo de México en México tiene numerosas islas barrera y penínsulas barrera.
Las islas barrera son más frecuentes en el norte de las dos islas principales de Nueva Zelanda. Entre las islas barrera más destacadas de Nueva Zelanda se encuentran la isla Matakana , que protege la entrada al puerto de Tauranga , y la isla Rabbit , en el extremo sur de la bahía de Tasmania . Véase también el banco Boulder del puerto de Nelson , a continuación.
La isla Vypin , situada en la costa sudoeste de la India, en Kerala , tiene 27 km de longitud y es una de las islas más densamente pobladas del mundo.
Las islas barrera de Indonesia se encuentran frente a la costa occidental de Sumatra . De norte a sur a lo largo de esta costa, incluyen Simeulue , las islas Banyak (principalmente Tuangku y Bangkaru), Nias , las islas Batu (en particular Pini, Tanahmasa y Tanahbala), las islas Mentawai (principalmente Siberut , Sipura , Pagai del Norte y Pagai del Sur ) y la isla Enggano .
Las islas barrera se pueden observar en el mar Báltico desde Polonia hasta Lituania, así como de forma distintiva en las islas Wadden , que se extienden desde los Países Bajos hasta Dinamarca. Lido di Venezia y Pellestrina son notables islas barrera de la laguna de Venecia que han protegido durante siglos la ciudad de Venecia en Italia. Chesil Beach, en la costa sur de Inglaterra, se desarrolló como una playa barrera. [9] También se encuentran playas barrera en el norte de los mares de Azov y Negro .
Los niveles de agua pueden ser más altos que la isla durante las tormentas. Esta situación puede provocar un desbordamiento , que lleva arena desde el frente de la isla hacia la parte superior y/o hacia el lado de la tierra de la isla. Este proceso conduce a la evolución y migración de la isla barrera. [10]
Las islas barrera suelen formarse para tener un ancho determinado. El término "concepto de ancho crítico" se ha discutido con referencia a las islas barrera, el deslave y los depósitos de arrastre desde la década de 1970. El concepto básicamente establece que los procesos de arrastre fueron efectivos en la migración de la barrera solo cuando el ancho de la barrera es menor que un valor crítico. La isla no se estrechó por debajo de estos valores porque el deslave fue efectivo para transportar sedimentos sobre la isla barrera, manteniendo así el ritmo de la tasa de retroceso de la costa oceánica. Las secciones de la isla con mayores anchos experimentaron depósitos de arrastre que no alcanzaron la costa de la bahía, y la isla se estrechó por el retroceso de la costa oceánica hasta que alcanzó el ancho crítico. El único proceso que ensanchó la barrera más allá del ancho crítico fue la ruptura, la formación de un banco de inundación parcialmente subaéreo y el posterior cierre de la entrada. [11]
El ancho crítico de la barrera puede definirse como la dimensión transversal más pequeña que minimiza la pérdida neta de sedimentos de la isla barrera durante la vida útil definida del proyecto. La magnitud del ancho crítico está relacionada con las fuentes y sumideros de arena en el sistema, como el volumen almacenado en las dunas y el transporte neto de arena a lo largo de la costa y transversalmente a la costa, así como la elevación de la isla. [12] El concepto de ancho crítico es importante para la restauración de islas barrera a gran escala, en la que las islas se reconstruyen a una altura, ancho y longitud óptimos para brindar protección a estuarios, bahías, pantanos y playas continentales. [13]
Los científicos han propuesto numerosas explicaciones para la formación de las islas barrera durante más de 150 años. Hay tres teorías principales: la formación de barras en alta mar, la formación de bancos de arena y la sumersión. [4] Ninguna teoría puede explicar por sí sola el desarrollo de todas las barreras, que se distribuyen ampliamente a lo largo de las costas del mundo. Los científicos aceptan la idea de que las islas barrera, incluidos otros tipos de barreras, pueden formarse mediante diversos mecanismos. [14]
Parece haber algunos requisitos generales para la formación. Los sistemas de islas barrera se desarrollan más fácilmente en costas dominadas por olas con un rango de marea pequeño a moderado. Las costas se clasifican en tres grupos según el rango de marea : micromareal, rango de marea de 0 a 2 metros; mesomareal, rango de marea de 2 a 4 metros; y macromareal, rango de marea >4 metros. Las islas barrera tienden a formarse principalmente a lo largo de las costas micromareales, donde tienden a estar bien desarrolladas y casi continuas. Se forman con menos frecuencia en las costas mesomareales, donde suelen ser cortas y con entradas de marea comunes. Las islas barrera son muy raras a lo largo de las costas macromareales. [15] Junto con un pequeño rango de marea y una costa dominada por olas, debe haber una plataforma de gradiente relativamente bajo. De lo contrario, no se produciría acumulación de arena en un banco de arena y, en cambio, se dispersaría por toda la costa. Un amplio suministro de sedimentos también es un requisito para la formación de islas barrera. [6] Esto a menudo incluye depósitos fluviales y depósitos glaciares . El último requisito importante para la formación de islas barrera es un nivel del mar estable. Es especialmente importante que el nivel del mar permanezca relativamente inalterado durante la formación y el crecimiento de las islas barrera. Si los cambios del nivel del mar son demasiado drásticos, no habrá tiempo suficiente para que la acción de las olas acumule arena en una duna, que finalmente se convertirá en una isla barrera por agradación . La formación de islas barrera requiere un nivel del mar constante para que las olas puedan concentrar la arena en un solo lugar. [16]
En 1845, el francés Elie de Beaumont publicó un relato sobre la formación de barreras. Creía que las olas que se desplazaban hacia aguas poco profundas levantaban arena, que se depositaba en forma de barra submarina cuando las olas rompían y perdían gran parte de su energía. A medida que las barras se desarrollaban verticalmente, se elevaban gradualmente por encima del nivel del mar, formando islas barrera. [7]
Se han observado varias islas barrera formándose mediante este proceso a lo largo de la costa del Golfo de la península de Florida, entre ellas: las barras Anclote Norte y Sur asociadas con Anclote Key , Three Rooker Island , Shell Key y South Bunces Key . [17]
En 1885, el geólogo estadounidense Grove Karl Gilbert fue el primero en afirmar que los sedimentos de la barrera provenían de fuentes costeras. Propuso que los sedimentos que se desplazaban en la zona de rompientes a través de la agitación de las olas en la deriva costera formarían lenguas de tierra que se extenderían desde los promontorios paralelos a la costa. La posterior ruptura de las lenguas de tierra por las olas de tormenta formaría islas de barrera. [18]
En 1890, William John McGee argumentó que las costas del este y del golfo de los Estados Unidos estaban sufriendo una inmersión, como lo evidencian los numerosos valles fluviales inundados que se encuentran a lo largo de estas costas, incluidas las bahías de Raritan , Delaware y Chesapeake . Creía que durante la inmersión, las crestas costeras se separaban del continente y se formaban lagunas detrás de las crestas. [19] Utilizó las islas de barrera de Mississippi-Alabama (que consisten en las islas Cat , Ship , Horn , Petit Bois y Dauphin ) como un ejemplo en el que la inmersión costera formaba islas de barrera. Más tarde se demostró que su interpretación era incorrecta cuando se determinaron con mayor precisión las edades de la estratigrafía y los sedimentos costeros. [20]
A lo largo de la costa de Luisiana , los antiguos lóbulos del delta del río Misisipi han sido remodelados por la acción de las olas, formando complejos de crestas de playa. El hundimiento prolongado de las marismas detrás de las barreras ha convertido estos antiguos humedales con vegetación en áreas de aguas abiertas. En un período de 125 años, desde 1853 hasta 1978, dos pequeñas bahías semiprotegidas detrás de la barrera se desarrollaron como el gran cuerpo de agua del lago Pelto, lo que llevó a la separación de las islas Dernieres del continente. [14]
Una estructura natural inusual en Nueva Zelanda puede dar pistas sobre los procesos de formación de las islas barrera. El Boulder Bank , a la entrada de Nelson Haven en el extremo norte de la Isla Sur , es un tramo único de 13 km de sustrato rocoso de unos pocos metros de ancho. No es estrictamente una isla barrera, ya que está conectada al continente por un extremo. El Boulder Bank está compuesto de granodiorita de Mackay Bluff, que se encuentra cerca del punto donde el banco se une al continente. Todavía se debate qué proceso o procesos han dado lugar a esta extraña estructura, aunque la deriva litoral es la hipótesis más aceptada. Se han realizado estudios desde 1892 para determinar la velocidad del movimiento de las rocas. Las tasas de movimiento de grava de la capa superior se han estimado en 7,5 metros al año. [21]
Richard Davis distingue dos tipos de islas barrera: dominadas por las olas y de energía mixta.
Las islas de barrera dominadas por las olas son largas, bajas y estrechas, y por lo general están limitadas por entradas inestables en cada extremo. La presencia de corrientes a lo largo de la costa causadas por las olas que se acercan a la isla en un ángulo transportará sedimentos a lo largo, extendiendo la isla. Las corrientes a lo largo de la costa, y la extensión resultante, generalmente son en una dirección, pero en algunas circunstancias las corrientes y extensiones pueden ocurrir hacia ambos extremos de la isla (como ocurre en Anclote Key , Three Rooker Bar y Sand Key , en la costa del Golfo de Florida). Los abanicos de lavado en el lado de la laguna de las barreras, donde las mareas de tormenta han superado la isla, son comunes, especialmente en las islas de barrera más jóvenes. Las barreras dominadas por las olas también son susceptibles de ser violadas por tormentas, creando nuevas entradas. Dichas entradas pueden cerrarse a medida que los sedimentos son transportados por las corrientes a lo largo de la costa, pero pueden volverse permanentes si el prisma de marea (volumen y fuerza del flujo de marea) es lo suficientemente grande. Las islas de barrera más antiguas que han acumulado dunas están menos sujetas a lavados y apertura de entradas. Las islas dominadas por las olas necesitan un suministro abundante de sedimentos para crecer y desarrollar dunas. Si una isla barrera no recibe suficiente sedimento para crecer, las repetidas inundaciones provocadas por las tormentas harán que la isla se dirija hacia el continente. [22]
Las islas de barrera dominadas por las olas pueden eventualmente convertirse en islas de barrera de energía mixta. Las islas de barrera de energía mixta son moldeadas tanto por la energía de las olas como por el flujo de marea. El flujo de un prisma de marea mueve arena. La arena se acumula tanto en el lado interior como exterior de una ensenada, formando un delta o banco de aguas profundas en el lado de la bahía o laguna de la ensenada (a partir de la arena arrastrada por una marea de inundación), y un delta o banco de aguas profundas en el lado de aguas abiertas (a partir de la arena arrastrada por una marea de reflujo). Los prismas de marea grandes tienden a producir grandes bancos de aguas profundas de reflujo, que pueden elevarse lo suficiente como para quedar expuestos durante la marea baja. Los bancos de aguas profundas refractan las olas que se acercan a la ensenada, invirtiendo localmente la corriente de la costa que mueve la arena a lo largo de la costa. Esto puede modificar el banco de aguas profundas de reflujo en barras de oleaje, que migran al final de la isla corriente arriba de la ensenada, aumentando el ancho de la barrera cerca de la ensenada (creando una isla de barrera en forma de "baqueta"). Este proceso captura la arena que transporta la corriente litoral, impidiendo que llegue al lado de abajo de la entrada, provocando así una carencia de alimentos en esa isla. [23]
Muchas de las islas marinas del estado de Georgia (EE. UU.) son relativamente anchas en comparación con su longitud paralela a la costa. Siesta Key, en Florida, tiene una forma característica de palillo de tambor, con una porción ancha en el extremo norte cerca de la desembocadura del arroyo Phillipi.
Las islas barrera son de vital importancia para mitigar el oleaje y otros eventos de tormenta en los sistemas hídricos del lado continental de la isla barrera, así como para proteger la costa. Esto crea efectivamente un entorno único de agua salobre con un consumo de energía relativamente bajo . De estas condiciones pueden surgir múltiples sistemas de humedales, como lagunas, estuarios y/o marismas, según el entorno. Por lo general, son hábitats ricos para una variedad de flora y fauna. Sin las islas barrera, estos humedales no podrían existir; serían destruidos por las olas y mareas oceánicas diarias, así como por las tormentas oceánicas. Uno de los ejemplos más destacados son las islas barrera de Luisiana . [24]
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