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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.

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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.

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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

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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

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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.

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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.

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Facetados VENTIFACTOS: pulidos

VENTIFACTOS: rocas fungiformesModelado

fungiforme

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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

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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

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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)

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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

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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.

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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

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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

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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

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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

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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.

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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

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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.

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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).

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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

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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

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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.

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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;

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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*).

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Stimulating fore-dune

development.

Zandvoort, The Netherlands

Exercise Agri-valley.

Badlands-1.

Agri-valley, Italy

Piping/Tunnel-erosion.

Badlands-2.

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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