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Resumen - Climate, tectonics, and the morphology of the Andes. Montgomery D.


RESUMEN 

Climate, tectonics, and the morphology of the Andes

David R. MontgomeryGreg BalcoSean D. Willett

Department of Geological Sciences, University of Washington, Seattle 98195-1310, USA

ABSTRACT: 

          La tectónica y el clima a través de la erosión producida por los gradientes latitudinales de precipitación controlan la morfología de la Cordillera de los Andes.

INTRODUCCIÓN

         La ubicación en el planeta y el tipo de placa tectónica determinan la presencia o ausencia de cordones montañosos. En estos cordones montañosos pueden aflorar evidencias de deformación orogénica debido a la erosión provocada por el clima, que a su vez puede influenciar estructuras geológicas y morfológicas.
          Por lo tanto para estudiar la Geomorfología de un cordón montañoso es necesario registrar los efectos combinados de los procesos climáticos y tectónicos. 

AJUSTES TECTÓNICOS Y CLIMÁTICOS DE LOS ANDES

          La Cordillera de los Andes es una cordillera con orientación Norte-Sur, con grandes gradientes de temperatura y precipitación a lo largo del margen convergente.
Fig. 1: Gradiente latitudinal aprox. de Precipitaciones (P) Vs Temperatura (T°)
entre el centro y sur de la  Cordillera de los Andes.

           La Cordillera de los Andes comenzó a alzarse hace 25 Ma junto a la convergencia acelerada entre las placas de Nazca y  Sudamericana. Las primeras teorías sobre su formación postulan que la cordillera se ve sometida a  un proceso de engrosamiento provocado por procesos magmáticos. Pero gracias a algunas pruebas de tipo estructural, se llego a la hipótesis de que la variabilidad del tamaño y grosor de la cordillera resultan de un acortamiento cortical no uniforme que en consecuencia produce el engrosamiento del centro del oroclíno Andino. Este acortamiento estructural se limita a la cordillera oriental y la faja plegada y corrida Sub-Andina. En el caso del Altiplano y la cordillera occidental no es posible apreciar las estructuras gracias  a la mínima erosión y el vulcanismo. 
Fig. 2:  A: línea negra: máxima elevación, área gris mínima elevación. Círculos rojos:
   elevaciones actuales de la linea de nieve. Círculos azules: Elevación mas baja
de glaciares del Pleistoceno.

B: Topografía y velocidad de convergencia. 

C: Medida de la precipitación anual.
      D: Imagen de falso color: en amarillo pendientes inclinadas y en azul alta 
     precipitación. Los puntos rojos indican un Ie por encima del percentíl 90
 en relación a los píxeles de la imagen. 
E:  Asimetría transversal de la Cordillera: Fracción del volumen de la 
topografía sobre el nivel del mar que drena hacia el Este u Oeste.

ANÁLISIS TOPOGRÁFICO

Enfocado en 4 aspectos geomorfológicos a gran escala  de la Cordillera los Andes:
  1. Índice de Erosión
  2. Asimetría transversal de la Cordillera
  3. Hipsometría Regional
  4. Máxima Elevación

1. Índice de Erosión: 

          Índice generalizado de la intensidad de la erosión según la pendiente regional y drenaje fluvial. Ya que la erosión fluvial y las ladera se rigen por procesos caracterizados por diferentes leyes de erosión, a gran escala el potencial de erosión de un paisaje aumenta con la precipitación, el área de drenaje y la pendiente. 

           Para determinar el índice de erosión:
                                Ie= [sum(Pi)*Ai]S                 donde:

Ie: Índice de Erosión
sum(Pi): suma de la precipitación anual sobre una red de celdas de área A
S: pendiente local.

           En el caso de la Cordillera de los Andes, los valores del Ie muestran que la zona de mayor intensidad de erosión esta al lado oriental de la Cordillera de los Antes Norte,  en el lado occidental de los Andes del Sur y pequeñas áreas en la Cordillera Central. 

2. Asimetría Transversal de la Cordillera:         

           Relación entre el volumen de la topografía sobre el nivel del mar  al oeste de la línea divisora a lo largo de una latitud de la Cordillera. 
  • Entre los 2°S y los 42°S la mayor parte de la Cordillera se encuentra al Este de la línea divisora, por lo tanto el drenaje fluvial se va a dirigir en dirección al Este.
  • Al Sur de los 42° la mayor parte de la Cordillera se encuentra al Oeste de la línea divisora, por lo tanto el drenaje fluvial se dirigirá en dirección Oeste. 

3. Hipsometría:

           Gráfico que representa la elevación de la distribución topográfica de la Cordillera.  Muestra las proporciones de un paisaje en diferentes elevaciones normalizadas. Entre los Andes del Norte, Centro y Sur los gráficos son diferentes debido a la variación latitudinal, pero coherentes regionalmente con procesos morfológicos dominantes de tipo fluvial, tectónico y glaciar (respectivamente).

             Curva Hipsométrica según variación latitudinal: 
  • Andes del Norte: Curva cóncava hacia arriba (rojo), característica de paisajes con predominio de erosión fluvial en un clima tropical y húmedo. 
  • Andes Central: curva casi lineal (amarilla) con convexidad impuesta por la hipsometría relativamente plana de en las cotas del Altiplano. El alzamiento tectónico predomina frente al indice de erosión. 
  • Andes del Sur:  Curvas cóncavas hacia arriba con desniveles (azul) que reflejan la erosión selectiva de los glaciares sobre altas elevaciones. 
Fig. 3: Curvas hipsométricas para los Andes del Norte (Rojo), Centro (Amarillo) y Sur (Azul).

4. Máxima elevación: 

          Tendencia a la elevación de la línea de nieve.
Al norte de los 30°S la elevación máxima y la linea de nieve superan los 5 Km y ambos disminuyen en dirección Sur. Por lo tanto, al norte de los 30°S una pequeña fracción de la topografía esta cubierta de nieve, a diferencia de lo que sucede al Sur de los 30°S  donde la nieve cubre mayor superficie  topográfica.
          La disminución de la topografía al Sur de los 30°S indica que hay mayores índices de erosión en ambientes glaciares y periglaciares. Al Norte de los 30°S se presentan altas elevaciones. 

Fig. 4: A: Volumen de la Cordillera de los Antes,
B: Exceso de la Tasa de Erosión.
C: Precipitación Anual
D: Intensidad del Índice de Erosión.

DISCUSIÓN 

          El estudio de los Andes implica la comprensión general de la evolución del paisaje y la interpretación tectónica.
  • Los cambios topográficos a lo largo de la cordillera se relacionan con las variaciones climáticas que afectan  la morfología a escala orogénica. Los gradientes de clima influyen en tasas de erosión y contribuyen a la variación latitudinal del volumen de la corteza.
  • Al Norte y al Sur de la Cordillera de los Andes existe una profunda exhumación y en los Andes central se preservan aun rocas sedimentarias y volcánicas. Esto debido al efecto del clima a través de la erosión. 
  •  Entre los 5°N y los 45°S la convergencia constante explica el volumen de la corteza, junto con el indice de erosión. 
  • Entre los 10°S y los 30°S se encuentra concentrado el mayor volumen de la corteza y coincide con el angulo de buzamiento de la placa de nazca. Esto indica que los grandes cambios topográficos y de distribución de  masa de la cordillera se relaciona con parámetros geológicos.
  • Entonces consideramos la tectónica y la erosión como un sistema acoplado que retroalimenta la erosión climática y la tectónica impulsada por los procesos corticales someros o profundos, y surge la siguiente duda ¿Podría la  gran acumulación de masa en el Altiplano, al parecer producto de una lenta erosión, también afectar la dinámica de subducción?

CONCLUSIONES

           Los patrones climáticos influyen en la morfología del orógeno a través de 3 arquetipos:

  1. C. de los Andes del Norte: Erosión fluvial:  Las altas tazas de precipitación mantienen una estrecha cordillera.
  2. C. de los Andes Central: Clima árido, escasa erosión a excepción de valles de ríos. Por lo tanto la cuña tectónica causa el engrosamiento de la corteza. 
  3. C. de los Andes del Sur: Erosión glacial de las zonas altas de los Andes del Sur, lo que resulta en la elevación del limite glacial y un descenso de la máxima elevación en dirección al Polo Sur (esto indica que a partir de los 40°S una pequeña área de las cimas mas  elevadas estará  cubierta de nieve, a diferencia del caso al norte de los 40°S donde la superficie cubierta de nieve es mayor)
  • La baja tasa de erosión y la gran grosor de la cordillera  en latitudes desérticas sugiere que la falta de erosión juega un papel importante en la acumulación de masa del cordón montañoso. Además el desarrollo del Altiplano refleja un engrosamiento cortical que implica que el engrosamiento tectónico ha superado la eliminación por erosión y su posición desértica en el cordón montañoso sugiere que el dominio del acortamiento tectónico fue posible gracias al clima árido del cordón montañoso.
  • Por lo tanto de la distribución a gran escala de la masa de la corteza en la Cordillera de los Andes esta controlado por el acortamiento tectónico y el tipo e intensidad de los procesos de erosión. 

 

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