8.5: Deltas

Introducción

Un delta es un cuerpo de sedimento depositado en un punto a lo largo de un cuerpo de agua donde un flujo canalizado de transporte de sedimentos ingresa al cuerpo de agua. Los deltas varían en tamaño desde esos pequeños cuerpos a escala decímetro que se pueden ver formando cuando un riachuelo de agua de lluvia entra en un charco durante y justo después de una lluvia, hasta cuerpos gigantes en las desembocaduras de los principales ríos como el Mississippi. La razón por la que se forman los deltas, y supongo que esto es obvio, es que a medida que el flujo del canal entra en el cuerpo de agua se extiende y con ello se desacelera, dejando caer gran parte de su carga de sedimentos a su boca o no lejos de ella.

El concepto de delta es simple, pero la geometría de los grandes deltas en el mundo real es bastante complicada y muy variada, debido a una variedad de factores. Más sobre eso más tarde; primero, algún material sobre la hidrodinámica de los deltas.

La hidrodinámica de los deltas

Para entender los deltas, necesitas saber algo sobre los jets. En dinámica de fluidos, un chorro es un movimiento de fluido creado donde un flujo de alta velocidad en una tubería u otro conducto ingresa a un gran cuerpo de fluido relativamente quieto. Es fácil visualizar el jet clásico (Figura 8-35). Una tubería entra en un gran tanque de agua sin gas. Cuando el agua que fluye en la tubería ingresa al tanque, ya no siente la fuerza (el gradiente de presión aguas abajo) que estaba impulsando el flujo en la tubería. Su impulso lo lleva al agua del tanque, pero la fricción con el fluido circundante le roba su impulso, y eventualmente se ralentiza hasta detenerse. La mayoría de estos chorros son turbulentos, a menos que sean muy pequeños, muy lentos y/o estén compuestos de fluidos muy viscosos, y la mezcla de remolinos en los márgenes del chorro arrastra el agua ambiente al chorro, lo que hace que se ensanche.

Figura 8-35. Un chorro que ingresa a un cuerpo de fluido inmóvil desde una tubería. Esta es una vista en sección transversal, cortada a través del eje del flujo de la tubería y el chorro.

Como se puede imaginar, la mezcla en el margen del chorro tiende a igualar las propiedades tanto del chorro como del fluido ambiente, que podrían ser la temperatura, la salinidad o la concentración de sólidos suspendidos. Obsérvese en la Figura 8-35 que hay un núcleo residual en el chorro, el cual aún no se ha visto afectado por la mezcla marginal. Este núcleo se encoge a nada en la dirección aguas abajo.

Probablemente estés pensando: ¿Qué tiene que ver toda esta hidrodinámica con los deltas? Para hacer la conexión más directa, piense en términos de un chorro con núcleo de fluido ambiente de fluido ambiental mezclando la disipación de mezcla de una geometría algo diferente: un flujo de canal de superficie libre que ingresa a un cuerpo de agua sin gas, al igual que un río que desemboca en un lago (Figura 8-36). La naturaleza esencial del chorro no es diferente; lo que es diferente es la geometría. El chorro todavía se mezcla con el fluido ambiental, pero no puede mezclarse hacia arriba, solo hacia los lados y hacia abajo. Si el flujo del canal es agua fangosa, se puede imaginar cómo aparecería el chorro desde el aire: una masa esparcida de agua fangosa, rodeada de agua clara, con un núcleo de agua más fangosa que se extiende hacia afuera desde la entrada y la fangosidad disminuyendo gradualmente hacia afuera en todas las direcciones.

Figura 8-36, excepto que la forma del chorro no es axialmente simétrica).

Ahora voy a tirar otro factor de complicación. El chorro descrito en el párrafo anterior es un buen modelo de un río que ingresa a un lago o embalse de agua dulce. Pero, como todos sabemos, el océano es salado, y, por ser salado su densidad es significativamente mayor, en un pequeño porcentaje importante, que la del agua dulce. Eso impide la mezcla vertical del chorro con su entorno, a la vez que no afecta en gran medida su mezcla horizontal. La razón es que la estratificación de densidad que se desarrolla entre el chorro de agua dulce suprayacente y el medio subyacente de agua salada es gravitacionalmente estable, y se necesita trabajo para interrumpir o descomponer esa estratificación mezclando. El chorro puede ser capaz de hacer alguna mezcla vertical, pero la extensión es muy reducida. El chorro termina siendo en gran parte en forma de una especie de abanico orientado horizontalmente, extendiéndose lateralmente pero no hacia abajo (Figura 8-37).

Deposición de Sedimentos en Deltas

Ahora que se tiene una buena imagen mental de la hidrodinámica del ambiente delta, piense en la deposición de sedimentos en el ambiente delta. Piense en términos del chorro que se muestra en la Figura 8-36 o la Figura 8-37, con la reserva de que la profundidad del agua en el cuerpo de agua no es infinitamente profunda, quizás solo varias veces la profundidad del flujo en el canal de aproximación (es decir, el arroyo o río).

Figura 8-37: excepto que la forma del chorro no es axialmente simétrica).

Supongamos que la corriente está transportando tanto carga de lecho como carga suspendida. Ya sabes lo que va a pasar: la carga del lecho tiende a caerse rápidamente, en y cerca de la entrada del chorro, debido a que las partículas de sedimento tienen velocidades de sedimentación relativamente grandes, pero la parte más fina de la carga se transporta a mayores distancias lejos de la entrada, participando en la mezcla lateral mientras se asienta lentamente en el fondo del cuerpo de agua.

Piense ahora específicamente en la deposición de la carga de la cama. Al principio, por supuesto, solo hace un montón de sedimentos en la base del cuerpo de agua debajo de la entrada del chorro. Eventualmente la pila se acumula para llegar a la entrada del jet. A partir de entonces, a medida que el sedimento descansa a medida que el chorro emerge en el cuerpo de agua, una cuña de sedimento grueso se acumula hacia adelante en el cuerpo de agua, ya que el sedimento se deposita al borde de un cuerpo de sedimento y se desliza por una pendiente de ángulo de reposo. La Figura 8-38 muestra tres etapas en el proceso, y la Figura 8-39 muestra una vista en planta.

Obsérvese, en particular, de la Figura 8-38 que en las etapas posteriores el cuerpo delta consta de tres partes bastante distintas: topsets, foresets y bottomsets. Los anteojos que acabamos de tratar. Los conjuntos de fondo también son fácilmente comprensibles: a medida que los presets se construyen hacia adelante, entierran sedimentos más finos depositados anteriormente, que cayeron de la suspensión a cierta distancia de la entrada del chorro.

Los topsets requieren un poco de explicación adicional. Ten en cuenta que el río que desemboca en el cuerpo de agua tiene alguna pendiente distinta de cero. (Eso es lo que mantiene el agua fluyendo, recuerden.) A propósito mostré esa pendiente en la Figura 8-38. La dependencia de los anteojos tiene el efecto de desplazar el punto de entrada del chorro en la dirección hacia el cuerpo de agua. Eso hace que la parte más aguas abajo del perfil del río se eleve en todos los puntos. Eso sucede por deposición de sedimentos. Más específicamente, una parte muy pequeña de la carga de lecho que pasa se extrae del flujo para llegar a descansar permanentemente en el lecho del río, con lo que se construye el perfil del río hacia arriba. Estos son los topsets del delta

Figura 8-38. Construcción de un delta cuando un río entra en un cuerpo de agua estancada. A) La etapa más temprana. B) Una etapa algo posterior. C) Una etapa incluso posterior, que muestra topsets, foresets y bottomsets.

Finalmente, la Figura 8-39 muestra una vista en planta del delta en la Figura 8-38 después de que el delta se haya incorporado en el cuerpo de agua por una distancia apreciable. El margen del delta forma un arco, porque el sedimento se construye no solo hacia adelante sino también con un componente lateral. ¿Por qué? Básicamente porque la tendencia a la deposición a lo largo del eje del flujo conduce a una ligera cresta axial, y luego el flujo tiende a fluir lateralmente fuera de esa cresta, bajando las ligeras pendientes laterales del cuerpo delta.

Figura 8-38. T, topsets; F, foresets; B, bottomsets.

Grandes Deltas en la Naturaleza

El delta descrito en la sección anterior, y mostrado en las Figuras 8-38 y 8-39, es representativo de la forma en que se desarrollan los deltas cuando un arroyo o río relativamente pequeño ingresa a un cuerpo de agua en el que las corrientes y olas son menores. Tales deltas se llaman deltas Gilbert, en honor a un geomorfólogo temprano, G.K. Gilbert, quien realizó los primeros estudios sistemáticos de tales pequeños deltas en el oeste de Estados Unidos a fines del siglo XIX.

En este punto debemos abordar los diversos factores de complicación que se establecen cuando el río delta-edificio es más grande y el cuerpo de agua en el que se está construyendo el delta no es tan plácido como se suponía en el tramo anterior. La Figura 8-40 muestra una de varias clasificaciones de deltas.

Tratemos primero con el comportamiento del río. La superficie superior, que llamaremos la llanura delta, no es una superficie lisa. Una de las razones de su falta de suavidad, aunque solo la carga del lecho de arena y grava esté siendo transportada por el río, es que la llanura delta está trenzada. (Volver al capítulo sobre ríos para revisar la naturaleza del trenzado en arroyos y ríos.)

Figura 8-40. Clasificación de deltas. (De Carter, 1988.)

Una razón más importante, aplicable a grandes ríos de carga mixta, es que existe una fuerte tendencia a la edificación del canal portador de flujo, deposición de diques naturales y avulsión ocasional para reubicar el canal a áreas ligeramente más bajas en la llanura delta agrandada. Normalmente hay dos o más canales activos, transportando agua y sedimentos, operando en la llanura delta al mismo tiempo. Todo el tiempo, estos cambian, avulsan y se abandonan, y se forman nuevos. De esa manera, con el tiempo toda la llanura delta se construye de manera uniforme pero con una estructura interna muy compleja en detalle. Los canales individuales portadores de flujo se denominan canales distributarios. La próxima vez que mires un mapa de Luisiana, observa cómo el área activa más reciente del delta del Mississippi se está construyendo en el Golfo de México en forma de un cuerpo similar a una mano con varios distributarios activos (llamados localmente “pases”).

Ahora tenemos que hacer frente a los diversos efectos que el propio cuerpo de agua tiene sobre el delta creciente. Tenemos que preocuparnos particularmente por la acción del oleaje, las mareas y las corrientes. Cada uno de estos factores es capaz de moldear la morfología del delta, de formas complejas.

corrientes: Los efectos de las corrientes oceánicas paralelas a la costa son los más fáciles de entender. Suelen barrer el sedimento entregado en una dirección, provocando una asimetría leve a extrema del delta. Las corrientes en alta mar de la desembocadura del Amazonas son tan fuertes que incluso dada la enorme carga de sedimentos del río, el delta no sobresale mucho hacia el océano, como lo hace el delta del Mississippi.

olas: las olas oceánicas, que se acercan en un gran ángulo a la costa, tienden a embotar el margen del delta, dándole una forma bastante regular, arqueada. El delta del Nilo es el ejemplo clásico.

Mareas: En regiones con un amplio rango de mareas y fuertes corrientes mareales, los deltas están conformados por un fuerte flujo de ida y vuelta en los diversos canales distributivos, lo que lo convierte en un cuerpo delta fuertemente disecado. El ejemplo clásico es el delta del Rin, en los Países Bajos.

El delta del Mississippi es un excelente ejemplo de un delta que está dominado por el propio río en lugar de los movimientos de agua en el cuerpo de agua. Es por eso que el delta es capaz de construir hacia afuera en salientes largos. Tal delta se llama pintorescamente delta de pie de pájaro. (Vuelva a mirar un mapa del delta del Mississippi para obtener el concepto.)