En las ciencias de la Tierra , un paleocanal , también escrito paleocanal , es una longitud significativa del canal de un río o arroyo que ya no transporta descarga fluvial como parte de un sistema fluvial activo. El término paleocanal se deriva de la combinación de dos palabras, palaeo o antiguo , y canal ; es decir, un paleocanal es un canal antiguo. Los paleocanales pueden conservarse como canales superficiales abandonados en la superficie de las llanuras aluviales y terrazas de los ríos o rellenarse y enterrarse parcial o totalmente por sedimentos más jóvenes. El relleno de un paleocanal y sus depósitos sedimentarios circundantes pueden consistir en estratos sedimentarios no consolidados, semiconsolidados o bien cementados, dependiendo de la acción de la tectónica y la diagénesis durante su historia geológica después de la deposición. El abandono de un canal fluvial activo y la formación resultante de un paleocanal pueden ser el resultado de procesos tectónicos, procesos geomorfológicos, actividades antropogénicas, cambios climáticos o una combinación variable e interrelacionada de estos factores. [2] [3]
La avulsión de un río o arroyo activo es el proceso fluvial más común que da lugar a la formación de paleocanales. Es el proceso por el cual el flujo se desvía de un cauce fluvial establecido hacia un nuevo cauce permanente en la llanura de inundación adyacente. Una avulsión puede ser total, en la que toda la descarga se transfiere del cauce original a uno nuevo, o parcial, en la que solo una parte de la descarga se transfiere a uno nuevo. Solo la avulsión total da lugar a la formación de un paleocanal. Las avulsiones parciales dan lugar a la formación de canales anastomosados cuando los canales activos divididos se vuelven a unir aguas abajo y canales distributarios cuando los canales activos divididos no se vuelven a unir aguas abajo. [4]
Se reconocen al menos tres tipos de avulsiones muy diferentes: a) avulsión por anexión; b) avulsión por incisión; y c) avulsión por progradación. En primer lugar, una avulsión por anexión es una avulsión en la que se apropia de un canal activo existente o se vuelve a ocupar un canal abandonado existente. En segundo lugar, una avulsión por incisión es una avulsión en la que se crea un nuevo canal mediante la erosión de la superficie de la llanura de inundación como resultado directo de la avulsión. Por último, una avulsión por progradación es una avulsión que da lugar a la formación de una extensa red de deposición y distribución de múltiples canales. De estos tipos de avulsiones, solo la avulsión por incisión da lugar al abandono y la conservación completos de un canal fluvial como paleocanal. [4]
Las condiciones ambientales exactas que favorecen las avulsiones incisionales aún no están claras. Sin embargo, en general se acepta que son promovidas por a) la rápida agradación del cauce principal y la llanura de inundación; b) la llanura de inundación amplia y sin obstrucciones y el drenaje del valle; y c) las inundaciones recurrentes de gran magnitud. En muchas llanuras de inundación, estas condiciones y las avulsiones frecuentes están correlacionadas con crestas aluviales superelevadas y niveles de ríos. [4]
El evento o factor que puede desencadenar una avulsión específica puede ser externo o interno a un sistema fluvial y bastante variado. Los factores externos a un sistema fluvial que pueden causar una avulsión incluyen la actividad de fallas, el aumento del nivel del mar o un aumento en el caudal máximo de inundación. Los factores internos a un sistema fluvial que pueden causar una avulsión incluyen la afluencia de sedimentos, la ruptura a lo largo de las rutas de los animales y el bloqueo por atascos de hielo, crecimiento de plantas, atascos de troncos y presas de castor. [5]
Se han utilizado diversas técnicas para reconocer y cartografiar paleocanales. Al principio, se integraron datos superficiales de fotografías aéreas, mapas de suelos, mapas topográficos, estudios y excavaciones arqueológicas y observaciones de campo con datos del subsuelo de perforaciones y núcleos geológicos y de ingeniería para reconocer y cartografiar paleocanales. [6] [7] A medida que se apreció la importancia de los depósitos fluviales de grano grueso asociados con paleocanales como fuentes de agua subterránea y transporte favorecido de agua subterránea, las técnicas geofísicas que detectan las propiedades físicas del suelo y el lecho de roca subyacentes y el agua subterránea y otros fluidos contenidos en ellos se volvieron más importantes y ampliamente utilizadas. [8] [9] Por ejemplo, los paleocanales se pueden identificar utilizando estudios electromagnéticos aerotransportados , ya que los sedimentos de grano grueso son más resistivos eléctricamente que los materiales circundantes. [10] Además, se agregaron lidar, técnicas de teledetección más sofisticadas, análisis digital, incluido el modelado por computadora, de datos a las diversas técnicas utilizadas para detectar y cartografiar paleocanales. [9]
Los paleocauces son importantes para las ciencias de la Tierra porque la paleohidrología de los ríos prehistóricos que los crearon puede reconstruirse a partir de su morfología, y los sedimentos o rocas sedimentarias que llenan los paleocauces a menudo contienen material datable, fósiles y datos paleoambientales. Los datos derivados del análisis de su morfología y de los fósiles y datos paleoambientales pueden utilizarse para estudiar los cambios en la paleohidrología, los paleoclimas y los paleoambientes regionales a lo largo de escalas de tiempo geológicas e históricas. [11] La morfología y la distribución de los paleocauces también pueden utilizarse para reconstruir los tipos, la prehistoria y la geometría de la deformación tectónica, como el fallamiento, el plegamiento, el levantamiento y el hundimiento dentro de un área. [12]
Los paleocauces suelen conservar la forma, el ancho y la sinuosidad de los cauces de los ríos prehistóricos cuando estaban activos. Esto es importante para reconstruir el clima y la hidrología prehistóricos porque las ecuaciones empíricas desarrolladas a partir de datos recopilados de ríos y arroyos modernos se pueden utilizar para calcular el régimen hidrológico pasado aproximado de un paleocauce y el paleoclima asociado a él. Estas ecuaciones empíricas también permiten la estimación del gradiente del paleocauce, la longitud de onda del meandro, la sinuosidad y la descarga de un paleocauce expuesto en sección transversal en un afloramiento. [13] [14] [15] Los sedimentos o rocas sedimentarias que rellenan los paleocauces también suelen contener material datable, microfósiles y megafósiles y proxies paleoambientales. Los rellenos de paleocauces de grano fino que contienen fósiles de vertebrados autóctonos pueden, en circunstancias extremadamente favorables, contener esqueletos completos sin erosionar que son importantes para comprender las paleofaunas específicas del hábitat y los paleoambientes asociados. [16] [17] Los rellenos de paleocanales de grano fino también contienen frecuentemente madera, hojas y palinomorfos que pueden usarse para la datación geológica y la comprensión de las condiciones paleoclimáticas y otras condiciones paleoambientales, incluidas las precipitaciones, temperaturas y climas pasados, y el cambio climático prehistórico e histórico y el calentamiento global . [18] [19] Finalmente, los perfiles de equilibrio teórico de ríos y arroyos proporcionan un dato con el cual detectar y cuantificar procesos tectónicos como fallas, levantamientos y hundimientos. Ejemplos del desplazamiento de paleocanales por fallas activas se muestran en el movimiento lateral a lo largo de la falla de San Andrés donde cruza Wallace Creek en el centro de California, [20] [21] y donde una falla de la zona de falla de Baton Rouge desplaza verticalmente un paleocanal del Pleistoceno y una llanura de inundación paleolítica del río Amite cerca de Denham Springs, Luisiana. [22]
Los depósitos minerales de importancia económica pueden estar alojados en paleocanales y depósitos fluviales asociados. Los más importantes de estos depósitos son los depósitos paleoplacer sindeposicionales que contienen oro , [23] [24] casiterita ( mineral de estaño ), [25] y minerales del grupo del platino. [26] Además, se han encontrado minerales diagenéticos y postdeposicionales de uranio [27] y hierro [28] en rellenos de paleocanales.
Aunque las capas de lignito y otros tipos de carbón a veces forman parte del relleno sedimentario de los paleocanales, suelen ser demasiado delgadas y estrechas para ser explotadas económicamente. Además, en realidad se encuentran en paleovales, que han sido etiquetados erróneamente como paleocanales . Normalmente, cuando se formaron los paleocanales, a menudo eliminaron parcial o totalmente cualquier turba subyacente , el precursor del carbón. Por lo tanto, cuando están presentes, están directamente asociados con áreas de carbón delgado o faltante llamadas lavados o quebraderos de carbón . Los lavados son un problema importante para la minería del carbón debido a la drástica disminución del tonelaje total de carbón explotable y la interrupción de las técnicas de minería. Además, la estratificación y las juntas dentro de los estratos que comprenden paleocanales suelen dar lugar a condiciones peligrosas relacionadas con paredes altas inestables en minas a cielo abierto y rocas de techo colapsables en galerías de carbón . [29] [30] [31]
Los paleocanales y paleovalles de grano grueso (arenosos) se han propuesto como reservorios o conductos para el flujo subterráneo preferencial de agua dulce. Cuando se extienden mar adentro por debajo de la plataforma continental, pueden transferir agua dulce mar adentro por debajo de la plataforma o actuar como vías para la intrusión de agua salada en acuíferos terrestres. Los paleocanales y paleovalles más pequeños, que suelen estar llenos de sedimentos fangosos o arcillosos, pueden actuar como acuicludos que retardan y actúan como barreras para el movimiento del agua subterránea. [32]
En la literatura publicada y en los estudios sobre recursos minerales y de aguas subterráneas, los paleocanales suelen confundirse con los paleovales (o paleovalles ). [33] [34] La nomenclatura de los paleocanales debe reflejar su carácter físico real, su origen y su evolución si se quiere entender adecuadamente su relación con los recursos minerales y de aguas subterráneas. [33] [34] Por lo tanto, se ha recomendado [33] [34] [35] que se utilice paleocanal para un canal inactivo formado por un río; depósitos de paleocanal para los sedimentos que rellenan un paleocanal; y paleovalle para un valle excavado por un río antiguo.
Esta distinción es importante, en primer lugar porque no todos los valles y paleovales son de origen fluvial; algunos de ellos pueden ser de origen glacial o tectónico . [33] Otros paleovales son cañones submarinos enterrados cortados por corrientes de turbidez y erosión de masas . [36] En segundo lugar, incluso los depósitos que llenan un paleoval fluvial no siempre son sedimentos fluviales; a menudo, los paleovales fluviales están llenos y enterrados por alguna combinación de depósitos fluviales, volcánicos , glaciales, eólicos , lacustres , estuarinos o marinos. [33] Finalmente, incluso cuando están llenos en gran parte por sedimentos fluviales, los depósitos de canal que llenan un paleoval comprenden solo una pequeña fracción del relleno de un valle, que consiste principalmente en los depósitos de otros entornos fluviales. [37]