23/11/2009
1
UNIDAD 6: MORFOLOGIA DE LAS REGIONES ARIDAS-SEMIARIDAS
Barján
TEMAS
• Características de las regiones áridas.
• Definiciones climatológicas. Contrastes entre regiones áridas y húmedas.
• Morfologías eólicas: Procesos y formas asociadas.
• Clasificación y descripción de las morfologías eólicas.
• Pedimento, playa o bolsón.
•Desertificación, desertización y aridización. Su tipificación y descripción.
23/11/2009
2
Figura 3. Circulación Global de los
Vientos y su temperatura de
acuerdo a las zonas
Las regiones hiper-áridas, áridas y semi-áridas ocupan 1/3 de la superficie terrestre.
23/11/2009
3
Zonas Aridas-1• La definición científica de zona árida ha sido
realizada en base a criterios diversos como:
– Procesos de erosión (Penk, 1894)
– Patrones de drenaje (Martone y Aufrene, 1927)
– Criterios climáticos basados en el crecimiento de las plantas (Köppen, 1931)
– Tipos de vegetación (Shantz, 1956)
Zonas Aridas-1� Todas las definiciones consideran la disponibilidad de
agua, al menos indirectamente (relación precipitación-evaporación)
� Una de las fórmulas es la de Meig (1953), basada en los índices de disponibilidad de humedad de Thornwaite(1948):
Im = (100 S – 60 D ) / PES= Exceso de humedad (∑ mensual x 12)
D= Déficit de humedad (∑ mensual x 12)
PE = Evapotranspiración Potencial
Climas semiáridos = -40 ≤ Im < -20
Aridos = -56 ≤ Im < -40
Hiperáridos = Im < -156
Zonas Áridas - 2� Grove (1977) utiliza una clasificación más simple:
� Climas semiáridos = 200-500 mm
� Áridos = 25 – 200 mm
� Hiperáridos = Sin precipitaciones
Causas de la aridez
� Estabilidad atmosférica-centros de alta presión
� Continentalidad
� Topografía (sombra de lluvia)
� Corrientes oceánicas frías
23/11/2009
4
Topografía (sombra de lluvia)
Corrientes oceánicas frías
Los principales desiertos costeros (California, Atacama y Kalahari) se han formado
gracias a las corrientes marítimas frías que circulan a lo largo de las costas. En esas
aguas, la evaporación no es muy intensa por su baja temperatura
23/11/2009
5
Características de las regiones áridas y semiáridas
• Contrastes con las regiones húmedas– Cobertura vegetal
– Meteorización
– Corrientes permanentes vs efímeras
– Predominio de acción eólica sobre fluvial
Acción Eólica• El viento es un agente disponible sobre toda la superficie de la tierra
• Su acción principal la ejerce en:�Zonas áridas o semiáridas
�Zonas costeras
�Zonas de disponibilidad de material fino en general: por ej.: llanuras aluviales prograciares
Observaciones• En comparación con las corrientes de agua y los
glaciares, el viento es un agente erosivo relativamente insignificante
• Incluso en los desiertos la mayor parte de la
erosión es realizada por las corrientes de agua
efímeras y no por el viento.
• La erosión eólica es más efectiva en las regiones
áridas que en las húmedas porque en los lugares húmedos la humedad mantiene juntas las partículas y la vegetación las sujeta al suelo.
• Para que el viento sea un agente erosivo eficaz
los requisitos previos importantes deben ser la
sequedad y la escasez de vegetación.
23/11/2009
6
PROCESOS EOLICOS
• Acciones elementales– Erosión
– Transporte
– Sedimentación
Erosión eólica• Deflación: arranque/ vaciado del material no-cohesivo
(arena muy fina y partículas de limos-arcillas).
• Corrasion o abrasión: arranque y desgaste. Erosión mecánica por el viento debido al roce de las partículas transportadas.
Reptación
La acción eólica va ha depender de factores como :� Peso�Cohesión�Elevación� Impacto (atricción)
VENTIFACTOS: facetados
• Bloques , guijarros facetas por abrasión; las facetas indican la dirección del viento, o la dirección de vientos relícticos.
• El cambio de dirección del viento origina facetas en más de un lado o cara de la roca.
23/11/2009
7
Facetados VENTIFACTOS: pulidos
VENTIFACTOS: rocas fungiformesModelado
fungiforme
23/11/2009
8
VENTIFACTOS: alveolosErosión eólica
• La deflación produce la erosión del material fino– Si hay exceso de finos => Cubeta de deflación– Si el material está consolidado => pavimentos– Si hay muchos clastos sueltos => reg– Control estructural o litológico => yardangs
Cubetas de deflación• Nivel de base efectivo es el nivel de la capa freática
Cubetas de deflación en campos de cultivos
23/11/2009
9
REG
Namibia, Sossusvlei.
Barniz del desierto• Formación de costras de hierro y manganesoen las rocas en condiciones muy áridas
• Aspecto brillante oscuro• Formada mayoritariamente por minerales dela arcilla (hasta más del 70%) y óxidos dehierro (Fe) y manganeso (Mn),
• Procedentes de: o bien del material rocoso;o de fuentes externas traídas por el viento;
• Origen en discusión
Yardangs o canales de viento.• Surcos alargados de fondo
plano, paredes laterales escarpadas pared, separados entre sí por crestas y "mesas“
• Se desarrollan a menudo en sobre rocas "blandas“ ; arcilitas, etc.
• Erosión selectiva puede tener lugar tambien a lo largo de las diaclasas de una roca
23/11/2009
10
Desarrollo de la yardangspor la erosión selectiva.
• Altura: máximo 200
m;
• Longitud: pocos
metros hasta algunos
kilómetros
Yardangs
wadi
yardangs
Gran esfinge de Giza: yargand
modificado
TRANSPORTE
(Limo fino y <)
(Limo grueso)
(AF-AM) (> AG)( AMF)
23/11/2009
11
Modalidad de transporte eólico
• Suspensión: partículas más fina se ponen en el aire ytransportarse a grandes distancias (arcilla / limo fino);
• Saltación: partículas ligeramente más gruesas: arenafina/limo grueso se elevan algunos pocoscentímetros en una zona de 9 cm sobre el suelo.Algunas producen rebotes de 1 a 3 metros
• Principal modo de transporte en campos de dunas• Reptación o creep: partículas más gruesas,
velocidades definidas por el bombardeo en saltación.
Transporte por suspensión: tormenta de polvo
Párticulas de polvo < 20 µµµµm tienen el potencial de dar la vuelta al planeta
Entrainment. Tasas de transporte eólico
23/11/2009
12
Sand movement overview-2.
• Transportation of material in directions
reverse, transverse and oblique to that of the
primary wind direction;
• Upslope & downslope movement.
Eolian landforms.
• Originate where wind:
– blows frequently;
– at sufficient speeds to abrade and deflate
particles from exposed surfaces.
• Vulnerable materials range in composition
and textures from loose sandy soils to
sedimentary and even crystalline rocks.
Formas de acumulaciones arenosas Clasificación según tamaño
Figura 4: Geometría en las ondulaciones eólicas.A: Parámetros y clasificación por su fisonomía: asimétricas (superior) y simétrica(inferior).Leyenda: L, longitud; H, altura; Lb, lado de barlovento, ladera o dorso; Lso, lado de sotavento, frente o escarpe; Lc, línea de cresta ocrestas; Ls, línea de surco o surco; λλλλ , longitud de onda en una asociación de ripples o dunas.B: Clasificación, según Wilson (1972), por lalongitud de onda ( λλλλ ) y los rangos de altura (H); relación entre la longitud de onda ( λλλλ ) y el tamaño de granos y partículas que forman esasacumulaciones (en mm).
Ondulitas (ripples)
• Creadas por saltación
• Formado transversal a la dirección del viento
• Las partículas más grandes producen rebotes mayores ⇒ se mueven a mayores velocidades ⇒ aumenta el espacio de ondulación
• Ubicación: en la mayoría de las superficies de dunas y mantos de arena.
23/11/2009
13
ONDULITASDUNAS
Vórtice= flujo turbulento en rotación espiral
Formación de ripples ydunas transversas.
A. Bloque diagrama en el cualaparecen saltacionesbarlovento- barlovento, es decir,con recorridos mayores.B. Perfil del mismo fenómenoanterior pero con saltacionesmás limitadas, barlovento-sotavento, junto a rodaduras ydeslizamientos.C. Desplazamiento normal de unfrente de duna o ripple.
Estructura interna de una duna
23/11/2009
14
Estructura interna de una duna
Estratificaciónentrecruzada
DUNAS TRANSVERSALES
• Orientación transversal a la dirección del viento
• Crestas rectas o suavemente sinuosas
• Principales factores de control: dirección del viento y aporte de arena; cantidades masivas de arena y vientos moderados a débiles unidireccionales
• Una cara de deslizamiento
23/11/2009
15
Barjanes• Dunas de alta movilidad con forma
de media luna; orientación paralela
a la dirección del viento;
• La forma característica es debido a
la resistencia de los sectores
centrales más elevados por su mayor
densidad (bulk) y así el movimiento
es más lento que en los flancos
Barjanes• Los barjanes aparecen como cuerpos aislados sobre substratos rocosos o gravosos
• Barjanes pequeños pueden desplazarse a velocidades de 50 m / por año
• Son comunes en desiertos costeros con vientos marinos prevalecientes (onshore) .
Barjanes
Dirección del viento
Proceso en la carade slip
AKLE
Wind direction
23/11/2009
16
Migration of barchans.
• Barchans advance in the direction of the
dominant wind ( down wind migration):
1
2
3
Dunas barjánicas desarrollando una duna longitudinal
• Cuando hay viento cruzados, los laterales puedenrecibir más arena y extenderse hasta coalescer con otro barjan
Viento principal
Vientosocasionales
Dunas barjanicas con tendencia a formar una duna longitudinal (seif)
main wind direction
Marocco, Tarfayaprovince. (A Fd R)
X = áreadeflacionada
Dunas parabólicas
x
23/11/2009
17
DUNAS LONGITUDINALES• Orientación paralela a la dirección del viento• Acumulaciones de arena más o menossimétricas en perfil transversal y recta osinuosa en planta (vientos cruzados)
• Dunas Seif o “en espada”: crestas agudas dedimensiones moderadas (hasta 2 km)
• Mega duna longitudinales : hasta 50 km delargo y 100-200 metros de altura
Formación de dunas longitudinales
Formación de dunas longitudinales
Vientosfrecuentes
Movimiento de arena
Dunas longitudinales de crestas sinuosas.
23/11/2009
18
Imágen satelital
(Desierto de Namibia)
Rock desert
Fotografía aérea
Dunas en estrella
• 3 o más caras de deslizamiento, pendientes
empinadas
• Highest mobile dune e.g 400 m height
reached in Chinese deserts and in Lut (Iran);
Stardunes or ghourds-2.
• Varias teorías sobre su origen
• Régimen de viento: complejo, multimodal;
• Naturaleza del movimiento: acreciónvertical
• Aparece en grandes campos de dunas, ergs.
Stardunes.Desierto de Namibia : siguiendo el río Tsauchad se encuentran cadenas de megadunas
23/11/2009
19
Star dunes on a MSS image.Star dunes in the Grand Erg Oriental,
Megadunas
Clasificación de dunas según movilidad
I. Móviles
II. Estabilizadas; - Por vegetación;e.g. Duna parabólica,
dunas de playa
- Por cementación;
Mantos de Arena o Planicies Arenosas (Sandsheet) -1.
• Corresponden a áreas de acumulación de arenaseólicas caracterizadas por relieves planos osuavemente ondulados .
• Constituyen depósitos tabulares con espesoresdesde algunos centímetros hasta pocos metros.
• Varían en tamaño desde algunos pocos km2 hastamiles o decenas de miles de km2 (southwesternEgypt and northwestern Sudan (Eastern Sahara),where they are overlain by a few isolated dune fields)
• Muchos mares de arena actúan como una superficiesobre la cuál migran otras dunas.
23/11/2009
20
Mantos de Arena o Planicies Arenosas -2.
• Los mantos de arena son probablemente construido a partir desucesivos depósitos de arena dejados detrás por la migraciónde ondulas de arena, en combinación con sedimento fino(polvo) depositados de la suspensión, y la grava o gránulosmovido por reptación
• Uno de los mantos arenosos más grandes se encuentraubicado en las zonas limítrofes entre Egipto, Sudan y Libiacubriendo una superficie de más de 100.000km2 (SelimaSandsheet)
• Others Tenere desert in Niger; Southern Namib sand sea;
• En argentina
Sandsheet-1.
• Largest known sandsheet, over 100.000km2
is the Selima Sandsheet on the borders of
Egypt, the Sudan and Libya;
• Others Tenere desert in Niger; Southern
Namib sand sea;
Sandsheet formation condidtions.
• In coarse sand;Selima Sandsheet mean sediment
size of mobile sediment is 1.5 mm;
• In presence of vegetation; e.g desert margin sand-
sheets owe their origin to this control;
• Nearness to the water table or periodic flooding
prevents the growfth of dunes;
• Wind erosion; some sandsheets are erosional
remnants of higher dunes.
Planicie arenosa en Libia(Fezza, Sahara central).
23/11/2009
21
Ergs or Sand seas.
• Area of windblown sand of over 30.000
km2,forming large parts of deserts;
• Largest erg Rub al Khali 560 000 km2;
• Dune & mega-dune complexes are parts of ergs;
• Active ergs: dunes aligned according to dominant
wind direction;
• Depth of uniform sand cover between 2- 30
metres;
Ergs or sand seas.
• Ergs are separated by rocky uplands or by
desert pavements;
Ergs or sand seas.
Iriondo, 1997
23/11/2009
22
Loess.
• Loess is an eolian deposit with a particle size range of 5 - 50 µ m of which 60 % between 10 - 50 µ m (silt-sized);
• Carried in suspension;
• Loess has considerable cohesion, so when dry it can form steep slopes;
• When wet, it looses its cohesion, and gully erosion and landsliding are common;
Loess.
• Newly deposited loess is quite porous and open in
structure and has good water holding capacity;
good farm lands.
• Most loess is now fixed by vegetation and is a
relict from drier, and mostly colder climates;
• The Loess sheets in China are probably
originating from fans, lake beds and steam
channels(e.g. around the Gobi; small part may be
from glacial outwash deposits);
Denudational ridges developed in
loess.
Overview slide
23/11/2009
23
W = H
W = L - M
W = M-H
W= M-L
Other size nomen-clature.
• Simple dunes:no super imposed dunes and
are therefore small;
• Compound: where they are covered by with
simple dunes, and they are large;
Compound linear dunes.
• consists of 2 - 4 seif like ridges on a broad
plinth; 50 - 100 m high;
• spacing 1 - 2 km.
Namib desert; just south of Kuiseb river.
Compound Crescentic (Coastal)
Dunes.
23/11/2009
24
II. Stabilized dunes.
Nebkha: mounds formed around
plants.
The roots of grass, bushes or trees protect the loose sediments from being removed or provide traps in which sand accumulates.
Parabolic dune-1..
• Crescentic dune shape with outblow area between the wings;
• One slip face;
• Major control on landform: disrupted vegetation cover;
• Wind: transverse, unimodal;
• Nature of movement; slow nose migration
i.e. the central part moves more rapid than the horns,which are anchored by vegetation..
Parabolic dune-2.
• Most characteristic of a parabolic dune is
that the slip face is concave-downward;
23/11/2009
25
Relict longitudinal dunes.
Relict longitudinal dunes of the Kalahari, Namibia.
Beach & stream-side dune ridge-
1.
• At humid climate coasts sand blowing off the
beach creates dune ridges parallel to the shore;
• Sand transport rapidly falls off in the vegetation
(within 3m), producing a gentle windward and a
steep lee face.
• Beach dune ridges also called vegetated fore-
dunes, frontal dunes and retention ridges;
Beach & stream-side dune ridge-
2.
• Similar stream-side dune ridges are found
beside ephemeral stream channels in arid-
and semi-arid areas;
Fore dunes.
Germany, Island of Sylt. (1*).
23/11/2009
26
Stimulating fore-dune
development.
Zandvoort, The Netherlands
Exercise Agri-valley.
Badlands-1.
Agri-valley, Italy
Piping/Tunnel-erosion.
Badlands-2.
23/11/2009
27
Exercise Yemen.
Spate irrigation system.
Wadi Zabid.
F0 =riverbed
F1 =accumulational terraces
F2=old fan complex
F3= alluvial fan
F4= river terrace scarp
D1= inselberg
D2= scree / talus slope
FD1= eroded terrace scarp
Mantos loessicos