11.4: Qué tan rápido se desgastan los continentes

Los geomorfólogos utilizan el término denudación para el descenso regional general de una superficie terrestre continental por procesos de meteorización, erosión y transporte de material de roca rocosa a los océanos. Los ríos, por supuesto, son con mucho los agentes de denudación más importantes, aunque las capas de hielo han sido muy efectivas en ciertos momentos y lugares de la historia geológica.

Desde hace mucho tiempo, los geocientíficos han estado tratando de desarrollar estimaciones de las tasas de denudación. Hay varias formas de hacer esto, ninguna de ellas perfecta.

Medición de la carga sedimentaria de los ríos. Debido a que casi todos los productos de la denudación son transportados por los ríos, debería parecerle natural medir las cargas de sedimentos de todos los ríos de la palabra para obtener un total anual del sedimento entregado a los océanos, y luego imaginar que ese volumen se extenderá por la zona de los continentes para obtener un tasa anualizada de denudación. Se han hecho muchas estimaciones de este tipo. Sin embargo, hay algunos problemas serios. Una es que es notoriamente difícil medir la carga de sedimentos de los ríos, especialmente la carga de lecho. Además, las mediciones sistemáticas de la carga total (carga suspendida, carga en lecho y carga disuelta) son comunes en relativamente pocos ríos alrededor del mundo. En el extranjeroproblemis: ¿cómo representativoes la carga de sedimentos del último año, digamos, de denudación en escalas de tiempo de millones de años? En general se convino en que la humanidad ha acelerado mucho la denudación, debido en gran parte a la agricultura. Y luego está la cuestión de las fluctuaciones naturales en el clima, en escalas que van desde siglos hasta millones de años. A pesar de todo ese comentario pesimista, sin embargo, aquí hay algunas cifras. Las estimaciones mundiales están en el rango de varios centímetros por milenio, pero los valores varían ampliamente, desde solo unos pocos centímetros por milenio, para regiones tectónicamente estables sin alto relieve, hasta valores mucho más altos, incluso hasta unos pocos metros por milenio, en áreas tectónicamente activas con alto relieve y lluvias abundantes (un ejemplo ampliamente citado son las montañas orientales de Taiwán).

Tasas de deposición en el océano. La alternativa obvia para medir las cargas de sedimentos de los ríos es estimar el volumen de sedimento que se ha depositado en los océanos durante algún período de tiempo geológico. La mayor parte de la carga de sólidos de los ríos se deposita a lo largo de los márgenes continentales (pero la carga disuelta no se toma en cuenta fácilmente de esta manera). Los métodos geofísicos de medición del espesor de los sedimentos, junto con la extracción de núcleos para definir la estratigrafía, conducen a estimaciones regionales de denudación. La ventaja de este método es que debe proporcionar estimaciones de denudación en tiempos geológicamente largos y también mostrar cambios en las tasas a través del tiempo. Las estimaciones para la costa este de América del Norte son de unos pocos centímetros por milenio, en el mismo estadio que las estimaciones hechas a partir de cargas de sedimentos de ríos.

Tasas de erosión de las áreas terrestres. Si se puede medir o estimar el espesor de las rocas continentales removidas en algún intervalo de tiempo geológico, eso da la indicación más directa de las tasas de denudación. En algunos lugares ha sido posible realizar una medición directa, por ejemplo, donde un flujo de basalto de edad conocida cubrió una superficie preexistente de tierra y luego se ha eliminado junto con algún grosor del material subyacente. En muchas regiones, el estudio de facies metamórficas y la historia térmica ha llevado a estimaciones del grosor de la roca sin techo debido a la elevación prolongada, especialmente en regiones orogénicas. Nuevamente, las tasas varían ampliamente pero generalmente están en el rango de unos pocos centímetros por milenio a unas pocas decenas de centímetros por milenio.

Una conclusión sorprendente de datos del tipo señalados anteriormente es que, dadas las tasas de denudación incluso de apenas unos pocos centímetros por milenio, lo que parece ser una estimación conservadora, un continente como Norteamérica se desgastaría a terrenos bajos en tiempos geológicamente cortos, ¡del orden de diez millones de años!

Simplemente divida la elevación promedio de América del Norte, del orden de quinientos metros (\(5 \times 10^5\, cm\)), por una tasa de denudación de, digamos, cinco centímetros por milenio (\(5 \times 10^{-3}\, cm/yr\)). El resultado: diez millones de años. ¿Por qué, entonces, todos los continentes no son solo llanuras bajas? (Un factor es que las tasas disminuyen a medida que disminuyen la elevación y el relieve). Nos vemos obligados a apelar a un levantamiento prolongado: orogénico, en el caso del levantamiento de cadenas montañosas, que es relativamente rápido y relativamente restringido en área, o epeirogénico, que es relativamente lento pero cubre áreas relativamente grandes. (El adjetivo orogénico se utiliza para describir la construcción de montañas en una región local; el adjetivo epeirogénico, menos fácil de entender, se utiliza para describir amplios movimientos verticales que afectan a grandes partes de un continente).

Eso lleva al tema de la competencia entre las tasas de levantamiento y las tasas de denudación. Se podría pensar en términos de los dos casos de miembros finales:

• Las tasas de elevación son mucho mayores que las tasas de denudación. Este sería el caso en una región tectónicamente activa pero árida con rápido levantamiento de la corteza: la tierra está subiendo rápido, pero las lluvias para capear la roca y eliminar los productos de meteorización son escasas. La elevación máxima en tal área sería entonces controlada por la fuerza de la roca. Parece que aquí se está trabajando un proceso autolimitante: cuando la masa elevada se vuelve suficientemente alta, literalmente fluye hacia los lados, a la profundidad, a una escala regional de muchos cientos de kilómetros, por un complejo de procesos tectónicos que no necesitamos tratar aquí, limitando así la elevación máxima. Eso parece estar sucediendo en el Altiplano, en los Andes, y en la meseta tibetana, en el sur de Asia.
• Las tasas de denudación son tan buenas como las tasas de elevación. Debido a las altas precipitaciones en un clima húmedo propicio para la meteorización rápida de las rocas, las tasas de denudación pueden mantenerse al día incluso con tasas muy altas de elevación, limitando las elevaciones de las montañas a solo unos pocos miles de metros a pesar de la elevación muy rápida. Una de las zonas clásicas de ese tipo son las montañas orientales de Taiwán.