PARTE IV · La Tierra como sistema
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Relieve, sedimentos y suelos
cómo se transforma la superficie
En este capítulo
Una cordillera puede elevarse durante millones de años y, al mismo tiempo, perder roca. El agua penetra en sus fracturas, algunos minerales reaccionan, los fragmentos descienden por las laderas y los ríos trasladan parte del material hacia las llanuras o el mar. Donde ese material permanece o se acumula, puede llegar a formarse un suelo. La superficie terrestre es así el lugar donde se encuentran procesos internos, agua, aire y vida. (National Park Service, The Alaska Range and Mount McKinley)
Este capítulo responde a una pregunta concreta: ¿cómo se transforma un relieve y qué ocurre con los materiales que lo componen? Para responderla conviene seguir una secuencia sin convertirla en una ruta obligatoria. La roca puede alterarse donde está; una parte puede moverse como fragmentos o en disolución; otra puede permanecer y participar en la formación de un suelo. El destino de cada material depende del ambiente y de su historia. Comprender esta secuencia permite interpretar un valle, una costa o una parcela de tierra sin atribuir su forma a una sola causa.
El capítulo 19 explicó por qué se elevan o deforman grandes regiones y cómo las rocas registran acontecimientos pasados. Aquí la atención se desplaza a lo que sucede en la superficie. Elevación y desgaste interactúan, pero describen cambios diferentes: una montaña puede perder material mientras las rocas que permanecen se elevan. (National Park Service, The Alaska Range and Mount McKinley)
20.1. Una roca puede cambiar sin desplazarse#
Una roca expuesta no conserva necesariamente su forma ni su composición. Puede abrirse en fragmentos, disolverse parcialmente o formar minerales nuevos. Llamamos meteorización a esas transformaciones cuando ocurren en el lugar donde se encuentra el material. Si después el agua o el viento remueven y trasladan fragmentos, interviene además la erosión. Ambos procesos pueden actuar en una misma ladera. (National Park Service, Weathering; USGS, Erosion)
La meteorización física rompe la roca sin exigir que cambie la composición química de cada mineral. El agua que entra en una grieta y se congela puede ejercer presión sobre sus paredes; las sales que cristalizan en poros también pueden ampliar fisuras. Las variaciones de temperatura, la liberación de presión cuando se retira material suprayacente y la acción de raíces pueden contribuir al fracturamiento. Ninguno de estos mecanismos actúa con la misma intensidad en todos los climas o rocas. (National Park Service, Weathering)
La meteorización química modifica minerales mediante reacciones con agua, gases y sustancias disueltas. Una roca caliza puede disolverse cuando el agua que circula por ella contiene ácido carbónico; minerales con hierro pueden oxidarse; otros reaccionan con el agua y producen minerales de arcilla. Decir que la roca «se deshace» oculta una diferencia importante: una parte queda como partículas sólidas y otra puede salir en forma de sustancias disueltas. Ambas podrán viajar, pero no de la misma manera ni dejarán las mismas huellas. (National Park Service, Weathering and Erosion)
La rotura física puede facilitar la reacción química al exponer superficies nuevas. La reacción química, a su vez, puede debilitar una roca y favorecer su fragmentación. No hay una competencia entre ambas explicaciones. Si en un lugar observamos granos sueltos y minerales alterados, la pregunta útil es qué combinación de procesos los produjo y cuánto material permanece allí.
Los organismos también intervienen. Una raíz aprovecha una fisura, los microorganismos modifican el ambiente químico de sus alrededores y la vegetación puede proteger parte de la superficie frente al impacto directo de la lluvia. Esas acciones cambian las condiciones bajo las que se fragmentan y reaccionan los materiales. La relación entre roca, agua y seres vivos prepara la formación del suelo, pero un montón de roca triturada todavía no equivale a un suelo desarrollado. (USDA NRCS, What is Soil?)
20.2. Del material suelto al depósito#
La meteorización puede dejar fragmentos en el lugar donde se formaron. El agua, el viento, el hielo o la gravedad pueden arrancarlos y desplazarlos. Cuando se acumulan, hablamos de depósito. Un depósito puede permanecer durante mucho tiempo o volver a movilizarse en una crecida. Así se conectan lugares donde se produce material, rutas de desplazamiento y lugares donde queda almacenado. (USGS, Sediment diagram, from source to sink)
Meteorización, erosión, transporte y depósito ayudan a seguir una trayectoria, pero sus fronteras no siempre son etapas separadas. La meteorización cambia el material en su sitio. La erosión abarca su remoción y, en el uso geológico habitual, también su movimiento; transporte nombra ese desplazamiento cuando queremos examinarlo por separado. El depósito es su acumulación. Además, una sustancia que viaja disuelta en el agua no se comporta como un guijarro transportado por el fondo: si sólo seguimos los granos visibles, dejamos fuera parte de la transferencia química. (USGS, Erosion)
El tamaño de las partículas ayuda a entender el transporte. En determinadas condiciones, una corriente puede arrastrar fragmentos por el lecho y mantener otros en suspensión. Su capacidad depende de la velocidad, la turbulencia, el caudal, la forma del cauce y las propiedades del material. Cuando cambian esas condiciones puede producirse depósito, pero no es correcto imaginar que todo el sedimento cae al fondo en un único punto. Puede quedarse en una llanura de inundación, avanzar hasta un delta o volver a ser removido más tarde. (USGS, Sedimentology: general introduction and definitions)
Para seguir el material se utiliza la idea de un balance de sedimentos. Se delimita un territorio y un intervalo de tiempo; después se comparan las entradas, las salidas y el cambio en lo almacenado:
Ejemplo construido. Durante un año, un tramo de valle recibe 1200 toneladas de sedimento desde aguas arriba y sus laderas. Salen 900 toneladas del tramo. Bajo el límite elegido, el almacenamiento aumenta en 300 toneladas. No se sigue que el fondo del cauce haya subido uniformemente: el material puede haberse acumulado en unas orillas, en la llanura o en un embalse. Tampoco sabemos si el siguiente año repetirá el mismo balance. Un total anual resume sucesos que pueden concentrarse en unas pocas crecidas.
ROCA EXPUESTA
│ meteorización
▼
FRAGMENTOS Y SUSTANCIAS DISUELTAS
│
├── permanecen: alteración y formación de suelo
│
└── se trasladan: ladera, río, viento o hielo
│
▼
depósito temporal o prolongado
│
└── posible nueva movilizaciónEl esquema distingue transformación, movimiento y almacenamiento. La fracción disuelta puede seguir rutas diferentes de las partículas. La formación del suelo requiere procesos biológicos y químicos adicionales; el depósito puede volver a erosionarse. (USGS, Sediment diagram, from source to sink; USDA NRCS, What is Soil?)
20.3. Laderas, ríos y costas: un sistema de transferencias#
En una ladera, la gravedad favorece el movimiento de roca y suelo hacia abajo. Parte del material se desplaza lentamente; otra parte cae, se desliza o fluye en episodios breves. La inclinación importa, pero no basta para predecir un derrumbe. También intervienen la resistencia de los materiales, las fracturas, la vegetación, la cantidad y posición del agua y las modificaciones humanas. Un aguacero puede ser el desencadenante inmediato de un deslizamiento en una ladera que ya tenía condiciones favorables para fallar. Confundir desencadenante con causa única impide comprender por qué otras laderas bajo la misma lluvia permanecieron estables. (USGS, What is a landslide and what causes one?)
El agua dentro de la ladera merece atención especial. Según el material y su estructura, al aumentar la presión del agua en los poros puede reducirse la resistencia disponible frente al deslizamiento. Los umbrales de lluvia son útiles para alertar, pero por sí solos no describen toda la historia del terreno ni predicen con certeza un punto exacto de fallo. Las observaciones del subsuelo y los registros de movimientos anteriores ayudan a precisar el diagnóstico. (USGS, Overview of Rainfall-Induced Landslides)
Un río recibe agua y sedimentos de la región que drena, su cuenca. Puede erosionar su lecho u orillas, transportar material y depositarlo en tramos distintos. Durante una inundación, parte del agua sale del cauce y puede dejar sedimentos en la llanura. La misma crecida puede erosionar una orilla y depositar material en otra; por eso describirla simplemente como «erosiva» o «constructora» para todo el valle sería incompleto. El capítulo siguiente estudiará el agua continental como reserva y flujo; aquí interesa su trabajo como transportadora de materia. (USGS, Rivers and the Landscape; USGS, Sediment diagram)
La costa tampoco es una línea fija dibujada entre tierra y mar. Olas y corrientes pueden desplazar sedimentos; los ríos pueden aportar otros; los cambios del nivel relativo del mar alteran las condiciones del borde. Si una playa pierde más material del que recibe durante cierto intervalo, puede retroceder. El déficit sedimentario, sin embargo, no es la única condición que importa: también intervienen el nivel del mar y la energía de las olas. Una obra humana que retenga sedimentos en un río o interrumpa su movimiento junto a la costa puede modificar el balance en otra zona. (USGS, Sediment Budget; USGS, Changes in Sediment Supply)
Ladera, río y costa están conectados, pero sus respuestas no tienen que ser simultáneas. Un deslizamiento puede dejar material almacenado en un valle antes de que una crecida lo transporte. Un embalse puede retener parte de lo que habría llegado aguas abajo. Lo que se observa hoy en una playa o una llanura depende de procesos cercanos y de cambios ocurridos tiempo atrás en otra parte de la cuenca. Esta relación evita una inferencia tentadora: que la modificación visible de un lugar tenga que haberse originado allí.
20.4. Un suelo no es sólo roca molida#
El suelo es un cuerpo de la superficie terrestre formado por materiales minerales y orgánicos, agua, aire y organismos, con propiedades que resultan de adiciones, pérdidas, transferencias y transformaciones. Puede desarrollarse sobre roca alterada en el sitio, pero también sobre sedimentos que llegaron por un río, el viento o el hielo. Por tanto, la roca situada justo debajo no siempre es el origen directo de todos sus componentes. (USDA NRCS, What is Soil?; Soil Facts)
Imaginemos una superficie recién cubierta por sedimento. El material ya contiene granos minerales, pero todavía no ha adquirido necesariamente una estructura de suelo. Con el tiempo pueden colonizarla plantas y microorganismos; llegan restos orgánicos; las raíces abren espacios; el agua arrastra algunas sustancias hacia abajo y otras se acumulan a distintas profundidades. Al mismo tiempo, la superficie puede perder material por erosión. La formación del suelo no equivale a una única reacción ni a una edad que se lee en su color. Es la historia conjunta de estos procesos. (USDA NRCS, From the Surface Down, sección 2)
Para comparar suelos, los especialistas consideran cinco factores: material de partida, clima, organismos, relieve y tiempo. El material inicial condiciona minerales y tamaños de grano; el clima influye en el agua disponible y la velocidad de las reacciones; los organismos aportan y transforman materia; el relieve afecta drenaje, acumulación y erosión; el tiempo permite que esas interacciones dejen huella. La lista organiza preguntas, pero ninguno de los cinco factores actúa por separado. En un terreno escarpado, por ejemplo, la erosión puede retirar material mientras continúan la alteración y la actividad biológica. (USDA NRCS, Soil Facts)
La materia orgánica procede de restos y productos de seres vivos en diferentes estados de transformación. Puede favorecer la formación de agregados, la retención de agua y nutrientes y la actividad biológica. Eso no significa que toda tierra oscura tenga las mismas propiedades ni que más materia orgánica resuelva cualquier limitación. La textura mineral, la aireación, el drenaje y la química del suelo siguen importando. Un suelo saturado de agua, por ejemplo, ofrece condiciones distintas de uno bien aireado para raíces y microorganismos. (USDA NRCS, Role of Organic Matter; Soil Health Assessment)
El suelo es además una interfaz con procesos que se estudiarán más adelante. Sus poros permiten la entrada y el almacenamiento de parte del agua; sus organismos participan en el reciclaje de materiales; sus propiedades influyen en la vegetación que puede establecerse. También puede contaminarse, compactarse o perderse. Su papel no se reduce a producir cosechas, aunque la agricultura dependa profundamente de él. (USDA NRCS, What is Soil?)
20.5. Horizontes, fertilidad y regeneración#
Si se examina un corte vertical de suelo pueden distinguirse horizontes: capas que difieren en color, textura, estructura, contenido orgánico u otras propiedades. En muchos perfiles se reconoce una capa superficial A, un subsuelo B y material menos transformado C. Puede haber también una capa orgánica O o una zona E de la que se han eliminado ciertos componentes. Estas letras son instrumentos de descripción; no designan una escalera universal que deba aparecer completa y en el mismo orden en cualquier lugar. Una inundación, una excavación o el cultivo pueden remover o enterrar horizontes. (USDA NRCS, A Soil Profile; Soil Facts)
El espesor tampoco da una edad directa. Dos perfiles de igual profundidad pueden haber tenido materiales de partida y ritmos de acumulación diferentes. Uno puede conservar una superficie antigua; otro puede haberse formado sobre un depósito reciente. Para interpretar un perfil se necesitan su posición en el relieve, los sedimentos vecinos, las características de sus horizontes y, cuando la pregunta lo exige, métodos independientes de datación. (USDA NRCS, From the Surface Down, sección 2)
La fertilidad alude a la capacidad de suministrar condiciones y nutrientes adecuados para el crecimiento de determinadas plantas. No se mide con un único color ni coincide exactamente con el rendimiento de una cosecha. Una planta puede crecer poco por falta de agua, compactación, acidez desfavorable o nutrientes insuficientes. A la inversa, una buena cosecha durante un año no demuestra que el suelo mantenga todas sus funciones a largo plazo. Para evaluarlo se observan indicadores físicos, químicos y biológicos: infiltración, estructura, profundidad, pH, nutrientes disponibles, materia orgánica y actividad de organismos, entre otros. (USDA NRCS, Soil Health Assessment)
Cuando se pierde la capa superficial por erosión, no basta con dejar el terreno quieto unos meses para recuperar necesariamente sus horizontes, estructura y vida. Los tiempos de formación varían con el lugar y con lo que se entiende por «recuperar»: puede establecerse vegetación antes de que reaparezca un perfil comparable al anterior. Es engañoso asignar una cifra universal de años a un centímetro de suelo. Algunos estudios muestran que la producción de material de suelo y su pérdida pueden mantenerse próximas en ciertos paisajes, mientras que en otros la erosión supera ampliamente a la reposición. (USGS, The delicate balance between soil production and erosion; USDA NRCS, From the Surface Down, sección 2)
Ejemplo construido. Dos terrenos tienen una superficie oscura de espesor semejante. En el primero, el agua penetra con facilidad y hay raíces a varias profundidades. En el segundo, una capa compactada limita el paso del agua y las raíces. Atribuirles la misma calidad por su color y espesor pasaría por alto una diferencia decisiva. Habría que observar la estructura, medir la infiltración y conocer qué plantas se pretende cultivar o conservar. El ejemplo ilustra por qué un indicador aislado no sustituye a una evaluación.
20.6. Leer las huellas del paisaje sin inventar su historia#
Un paisaje ofrece pistas, no una crónica escrita de principio a fin. La forma de una ladera, el tamaño y orden de los granos, una capa enterrada o la posición de una antigua superficie pueden indicar que hubo transporte, depósito, alteración o erosión. Pero la misma forma general puede resultar de historias distintas. Un valle profundo, por ejemplo, puede reflejar cambios en el levantamiento del terreno, en el caudal, en el aporte de sedimentos o en el nivel hacia el cual drena el río. Elegir una explicación exige contrastarla con más de una observación. (USGS, Dating of river terraces along Lefthand Creek; Processes of Terrace Formation on the Piedmont of the Santa Cruz River Valley)
Una terraza fluvial puede ser el resto de una superficie asociada a un cauce o una llanura anterior, situada hoy por encima del río. Su altura relativa informa de un cambio entre la superficie abandonada y el cauce actual. No permite, por sí sola, calcular una tasa constante de excavación ni identificar una causa única. Para reconstruir la historia se estudian los materiales de la terraza, sus relaciones con otras superficies y las edades de acontecimientos pertinentes. Estudios de terrazas muestran episodios de depósito, abandono e incisión cuya duración no se deduce sólo de la geometría actual. (USGS, Dating of river terraces along Lefthand Creek)
También importa qué se está fechando. La edad de un grano transportado puede preceder al depósito donde terminó. La edad a la que un sedimento dejó de recibir luz, la edad de una superficie expuesta o la de un mineral dentro de una roca pueden referirse a acontecimientos diferentes. La lección del capítulo 19 reaparece aquí: obtener una fecha no basta si no se sabe qué proceso quedó registrado. En investigaciones de terrazas se combinan métodos de datación precisamente para relacionar superficies y depósitos con episodios concretos de la historia fluvial. (USGS, Dating of river terraces along Lefthand Creek)
Los mapas topográficos, las observaciones de campo y técnicas como el lidar, que permite reconstruir con detalle la forma de la superficie, amplían las pistas disponibles. Sin embargo, una imagen de alta resolución muestra geometría, no la causa completa de cada relieve. En un estudio de Seattle, la cartografía con lidar permitió reconocer más formas de deslizamiento que las fotografías aéreas utilizadas previamente; interpretar cuándo y por qué se produjeron requirió relacionarlas con registros históricos y condiciones del terreno. (USGS, Landslide susceptibility revealed by LIDAR imagery and historical records)
El principio que reúne el capítulo es simple, aunque sus aplicaciones no lo sean: para explicar una forma hay que seguir materiales, procesos y tiempos. Una montaña no se entiende únicamente por la fuerza que la levantó; un río no se entiende únicamente por el agua que lleva hoy; un suelo no se entiende únicamente por la roca visible debajo. La superficie conserva parte de la historia de esos encuentros y pierde otra parte. El capítulo 21, todavía planificado examinará con más detalle la circulación del agua continental que hace posibles muchas de estas transferencias.
20.7. Preguntas de transferencia#
Una terraza sobre el río actual#
Ejemplo construido. En un valle aparece una superficie plana situada 12 metros por encima del cauce actual. Contiene gravas redondeadas y está cubierta por un suelo. ¿Demuestra su altura que el terreno se elevó 12 metros? ¿Permite calcular a qué velocidad excavó el río?
Respuesta razonada. Las gravas y la posición de la superficie son compatibles con una antigua zona de transporte o depósito fluvial que dejó de ser ocupada regularmente por el río. Pero la diferencia de altura actual resulta de movimientos relativos entre aquella superficie y el cauce. Puede incluir excavación del río, cambios del nivel de referencia y deformación del terreno. La altura no identifica sola la causa. Para una velocidad haría falta, como mínimo, establecer cuándo se abandonó la superficie y qué distancia vertical corresponde al proceso que se pretende medir. Incluso entonces se obtendría una tasa media de un intervalo, no una velocidad necesariamente constante. (USGS, Dating of river terraces along Lefthand Creek)
Sedimento que falta aguas abajo#
Ejemplo construido. Después de construir una presa, se observa menos arena en una playa alimentada por el mismo sistema fluvial. Alguien concluye que la presa es la única causa del retroceso costero.
Respuesta razonada. La presa podría retener sedimento y disminuir una de las entradas a la costa. Es una hipótesis razonable que requiere comprobar cuánto material retenía, qué fracción habría llegado a esa playa y en qué plazos. También deben examinarse corrientes litorales, aportes desde otras zonas, oleaje, obras costeras y cambios del nivel relativo del mar. La coincidencia temporal orienta la investigación; no sustituye un balance de sedimentos ni la comparación de explicaciones. (USGS, Changes in Sediment Supply; Sediment Budget)
Una superficie que parece recuperada#
Ejemplo construido. Un terreno erosionado vuelve a cubrirse de vegetación y, años después, presenta una capa oscura. ¿Puede afirmarse que recuperó el suelo anterior?
Respuesta razonada. La vegetación y una capa superficial nueva muestran cambios reales, pero no establecen que se hayan restituido la profundidad, estructura, diversidad biológica o capacidad de infiltrar agua del suelo previo. Habrá que comparar perfiles y funciones pertinentes para el uso o ecosistema considerado. Recuperación de cubierta vegetal y recuperación de todas las propiedades de un suelo son afirmaciones distintas. (USDA NRCS, Soil Health Assessment)
Fuentes y lecturas del capítulo#
National Park Service. Weathering y Weathering and Erosion. Explicaciones institucionales de meteorización física y química, y de su diferencia con el movimiento de materiales. (nps.gov; nps.gov)
U.S. Geological Survey. Sedimentology: general introduction and definitions; Sediment diagram, from source to sink; Rivers and the Landscape. Definiciones y ejemplos de la producción, el transporte y el depósito de sedimentos en cuencas. (usgs.gov; usgs.gov; usgs.gov)
Morton, R. A. (2003). An Overview of Coastal Land Loss: With Emphasis on the Southeastern United States. U.S. Geological Survey, Open-File Report 03-337. Presenta el balance de sedimentos costeros junto con el nivel del mar y la energía del oleaje. (pubs.usgs.gov)
U.S. Geological Survey, Landslide Hazards Program. What is a landslide and what causes one? y Overview of Rainfall-Induced Landslides. Materiales sobre estabilidad de laderas, causas múltiples y límites de los umbrales de lluvia. (usgs.gov; usgs.gov)
USDA Natural Resources Conservation Service. What is Soil?, Soil Facts, A Soil Profile y Soil Health Assessment. Marco para la formación del suelo, sus horizontes y la evaluación de propiedades físicas, químicas y biológicas. (nrcs.usda.gov; nrcs.usda.gov; nrcs.usda.gov; nrcs.usda.gov)
Dosseto, A.; Buss, H. L.; Suresh, P. O. (2011). «The delicate balance between soil production and erosion, and its role on landscape evolution». Applied Geochemistry, 26, S24–S27. DOI: 10.1016/j.apgeochem.2011.03.020. Compara producción y pérdida de material de suelo en paisajes con condiciones distintas. (pubs.usgs.gov)
Foster, M. A.; Anderson, R. S.; Gray, H. J.; Mahan, S. A. (2017). «Dating of river terraces along Lefthand Creek, western High Plains, Colorado, reveals punctuated incision». Geomorphology. Un estudio que combina observaciones de terrazas y métodos de datación para reconstruir una historia fluvial no uniforme. (pubs.usgs.gov)
U.S. Geological Survey. Landslide susceptibility revealed by LIDAR imagery and historical records, Seattle, Washington. Ejemplo de cómo combinar geometría observada y registros históricos sin atribuir una causa sólo por la forma del relieve. (usgs.gov)