La deposición es el proceso geológico en el que se añaden sedimentos , suelo y rocas a un accidente geográfico o masa terrestre . El viento, el hielo, el agua y la gravedad transportan material superficial previamente meteorizado que, al perder suficiente energía cinética en el fluido, se deposita formando capas de sedimento.
Esto ocurre cuando las fuerzas responsables del transporte de sedimentos ya no son suficientes para vencer las fuerzas de gravedad y fricción , creando una resistencia al movimiento; esto se conoce como hipótesis del punto nulo. La deposición también puede referirse a la acumulación de sedimentos a partir de materia derivada orgánicamente o procesos químicos . Por ejemplo, la creta se compone en parte de esqueletos microscópicos de carbonato de calcio del plancton marino , cuya deposición indujo procesos químicos ( diagénesis ) para depositar más carbonato de calcio. De manera similar, la formación del carbón comienza con la deposición de material orgánico, principalmente de origen vegetal, en condiciones anaeróbicas .
La hipótesis del punto nulo explica cómo se depositan los sedimentos a lo largo de un perfil de costa según su tamaño de grano. Esto se debe a la influencia de la energía hidráulica, lo que resulta en una clarificación del tamaño de las partículas de sedimento hacia el mar, o donde el forzamiento del fluido es igual a la gravedad para cada tamaño de grano. [2] El concepto también puede explicarse como "el sedimento de un tamaño particular puede moverse a través del perfil hasta una posición en la que esté en equilibrio con la ola y los flujos que actúan sobre ese grano de sedimento". [3] Este mecanismo de clasificación combina la influencia de la fuerza gravitacional descendente del perfil y las fuerzas debidas a la asimetría del flujo; la posición donde hay transporte neto cero se conoce como punto nulo y fue propuesta por primera vez por Cornaglia en 1889. [3] La Figura 1 ilustra esta relación entre el tamaño del grano del sedimento y la profundidad del ambiente marino.
El primer principio que subyace a la teoría del punto nulo se debe a la fuerza gravitacional; Los sedimentos más finos permanecen en la columna de agua durante períodos más prolongados, lo que permite el transporte fuera de la zona de oleaje para depositarse en condiciones más tranquilas. El efecto gravitacional o la velocidad de sedimentación determina la ubicación de la deposición de sedimentos más finos, mientras que el ángulo interno de fricción de un grano determina la deposición de granos más grandes en el perfil de la costa. [3] El principio secundario de la creación de multas de sedimentos hacia el mar se conoce como la hipótesis de umbrales asimétricos bajo las olas; esto describe la interacción entre el flujo oscilatorio de las olas y las mareas que fluyen sobre las formas del lecho de ondas en un patrón asimétrico. [4] "El golpe relativamente fuerte de la onda en tierra forma un remolino o vórtice en el lado de sotavento de la onda; siempre que el flujo en tierra persista, este remolino permanece atrapado a sotavento de la onda. Cuando el flujo se invierte, el remolino es lanzado hacia arriba desde el fondo y una pequeña nube de sedimento suspendido generado por el remolino es expulsada a la columna de agua por encima de la onda, la nube de sedimento luego se mueve hacia el mar por el golpe de la ola en alta mar". [4] Cuando hay simetría en la forma de la onda, el vórtice se neutraliza, el remolino y su nube de sedimentos asociada se desarrollan a ambos lados de la onda. [4] Esto crea una columna de agua turbia que viaja bajo la influencia de las mareas mientras el movimiento orbital de las olas está en equilibrio.
La hipótesis del punto nulo ha sido probada cuantitativamente en el puerto de Akaroa , Nueva Zelanda, The Wash , Reino Unido, la bahía de Bohai y West Huang Sera, China continental, y en muchos otros estudios; Ippen y Eagleson (1955), Eagleson y Dean (1959, 1961) y Miller y Zeigler (1958, 1964).
Los sedimentos de grano grande transportados ya sea por carga de fondo o por carga suspendida se detendrán cuando no haya suficiente esfuerzo cortante en el lecho y turbulencia del fluido para mantener el sedimento en movimiento; [4] con la carga suspendida, esta puede ser una cierta distancia, ya que las partículas deben caer a través de la columna de agua. Esto está determinado por la fuerza del peso que actúa hacia abajo del grano combinada con una fuerza combinada de flotabilidad y arrastre del fluido [4] y se puede expresar como:
Fuerza del peso que actúa hacia abajo = Fuerza de flotabilidad que actúa hacia arriba + Fuerza de arrastre del fluido que actúa hacia arriba [4]
dónde:
Para calcular el coeficiente de arrastre es necesario conocer el número de Reynolds del grano, que se basa en el tipo de fluido por el que fluye la partícula de sedimento, flujo laminar, flujo turbulento o un híbrido de ambos. Cuando el fluido se vuelve más viscoso debido a tamaños de grano más pequeños o velocidades de sedimentación mayores, la predicción es menos sencilla y es aplicable incorporar la Ley de Stokes (también conocida como fuerza de fricción o fuerza de arrastre) de sedimentación. [4]
La cohesión del sedimento ocurre con los tamaños de grano pequeños asociados con limos y arcillas, o partículas menores que 4ϕ en la escala phi . [4] Si estas partículas finas permanecen dispersas en la columna de agua, la ley de Stokes se aplica a la velocidad de sedimentación de los granos individuales, [4] aunque debido a que el agua de mar es un fuerte agente de enlace electrolítico , se produce floculación donde las partículas individuales crean un enlace eléctrico adhiriéndose entre sí para formar flóculos. [4] "La cara de una plaqueta de arcilla tiene una ligera carga negativa, mientras que el borde tiene una ligera carga positiva. Cuando dos plaquetas se acercan entre sí, la cara de una partícula y el borde de la otra se atraen electrostáticamente". [4] Los flóculos entonces tienen una masa combinada más alta, lo que conduce a una deposición más rápida a través de una mayor velocidad de caída y a una deposición en una dirección más hacia la costa de la que tendrían como granos finos individuales de arcilla o limo.
El puerto de Akaroa está ubicado en la península de Banks , Canterbury, Nueva Zelanda , 43°48′S 172°56′E / 43.800°S 172.933°E / -43.800; 172.933 . La formación de este puerto se ha producido debido a procesos de erosión activos en un volcán en escudo extinto, por lo que el mar ha inundado la caldera, creando una ensenada de 16 km de longitud, con una anchura media de 2 km y una profundidad de -13 m con respecto a nivel medio del mar en el punto 9 km hacia abajo del transecto del eje central. [5] La energía predominante de las olas de tormenta tiene un alcance ilimitado para el puerto exterior desde una dirección sur, con un ambiente más tranquilo dentro del puerto interior, aunque las brisas localizadas del puerto crean corrientes superficiales y pican que influyen en los procesos de sedimentación marina. [6] Los depósitos de loess de períodos glaciales posteriores han llenado fisuras volcánicas durante milenios, [7] lo que da como resultado que el basalto volcánico y el loess sean los principales tipos de sedimentos disponibles para su deposición en el puerto de Akaroa.
Hart et al. (2009) [5] descubrieron a través de estudios batimétricos, análisis con tamiz y pipeta de sedimentos submareales, que las texturas de los sedimentos estaban relacionadas con tres factores principales: profundidad, distancia desde la costa y distancia a lo largo del eje central del puerto. Esto resultó en el afinamiento de las texturas de los sedimentos al aumentar la profundidad y hacia el eje central del puerto, o si se clasifica en tamaños de clases de grano, "el transecto trazado para el eje central va desde arenas limosas en la zona intermareal hasta limos arenosos en la zona interior cerca de la costa, a limos en los confines exteriores de las bahías y a lodo a profundidades de 6 mo más". [5] Véase la figura 2 para más detalles.
Otros estudios han demostrado este proceso de reducción del tamaño de los granos de sedimento por el efecto del forzamiento hidrodinámico; Wang, Collins y Zhu (1988) [8] correlacionaron cualitativamente el aumento de la intensidad del forzamiento del fluido con el aumento del tamaño del grano. "Esta correlación se demostró en las llanuras mareales arcillosas de baja energía de la Bahía de Bohai (China), el ambiente moderado de la costa de Jiangsu (China), donde el material del fondo es limoso, y las llanuras arenosas de la costa de alta energía de The Wash (Reino Unido). ). " Esta investigación muestra evidencia concluyente de la teoría del punto nulo que existe en llanuras de marea con diferentes niveles de energía hidrodinámica y también en llanuras que son tanto erosivas como de acreción.
Kirby R. (2002) [9] lleva este concepto más allá y explica que los finos se suspenden y reelaboran desde el aire en alta mar, dejando atrás depósitos rezagados de las principales conchas de bivalvos y gasterópodos separados del sustrato más fino que se encuentra debajo, las olas y las corrientes luego acumulan estos depósitos para forman crestas chenier en toda la zona de marea, que tienden a desplazarse hacia arriba en el perfil de la playa, pero también a lo largo de la playa. Los Cheniers se pueden encontrar en cualquier nivel de la playa y caracterizan predominantemente un régimen dominado por la erosión. [9]
La teoría del punto nulo ha sido controvertida en su aceptación en la ciencia costera convencional, ya que la teoría opera en equilibrio dinámico o equilibrio inestable, y muchas observaciones de campo y de laboratorio no han logrado replicar el estado de un punto nulo en cada tamaño de grano en todo el perfil. [3] La interacción de variables y procesos a lo largo del tiempo dentro del contexto ambiental causa problemas; "un gran número de variables, la complejidad de los procesos y la dificultad de observación plantean serios obstáculos en el camino de la sistematización; por lo tanto, en ciertos campos limitados, la teoría física básica puede ser sólida y confiable, pero las lagunas son grandes" [ 10]
Los geomorfólogos, ingenieros, gobiernos y planificadores deben ser conscientes de los procesos y resultados relacionados con la hipótesis del punto nulo al realizar tareas como la nutrición de playas , la emisión de permisos de construcción o la construcción de estructuras de defensa costera . Esto se debe a que el análisis del tamaño de los granos de los sedimentos a lo largo de un perfil permite inferir las tasas de erosión o acreción posibles si se modifica la dinámica costera. Los planificadores y administradores también deben ser conscientes de que el entorno costero es dinámico y se debe evaluar la ciencia contextual antes de implementar cualquier modificación del perfil de la costa. Por lo tanto, los estudios teóricos, los experimentos de laboratorio y los modelos numéricos e hidráulicos buscan responder preguntas relacionadas con la deriva litoral y la deposición de sedimentos; los resultados no deben considerarse de forma aislada y un conjunto sustancial de datos de observación puramente cualitativos debe complementar cualquier decisión de planificación o gestión. [2]
