ESTRUCTURA  Y MORFOLOGÍA DE LOS SISTEMAS KÁRSTICOS por  Leonardo Piccini coordinador con la colaboración de:  Carlo Balbia...
Por  sistema kárstico  se entiende, comúnmente,  el conjunto de formas superficiales y subterráneas formadas por procesos ...
De las cuales depende en primera instancia el grado de kastificación: Alto : Medio : Basso : CARACTERÍSTICAS LITOLÓGICAS <...
1) CARACTERÍSTICAS Y ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES   superficies de estratificación, fracturas (diaclasas, fallas), ...
Estratificación:   superficies primarias de depósito; Fracturación:   superficies secundarias producidas por rotura  mecán...
Estratificación Las juntas de estratificación tienen  per sé  una conductibilidad hidráulica reducida. Aumentan la permeab...
La inclinación de los estratos tiene una gran influencia en la estructura de una cueva. En la zona vadosa, donde el flujo ...
Fracturas  (diaclasas,  joints )  Están ligadas a esfuerzos tectónicos, y pueden estar asociadas  a  fallas  o  plegamient...
Influencia de las discontinuidades en la karstificación superficial El grado de fracturación superficial  influye de maner...
Influencia de las discontinuidades en la karstificación profunda en la zona vadosa En la zona vadosa la estructura  de los...
Influencia del  grado de fracturación  y estructura de la zona saturada Al aumentar el grado de fracturación  aumenta el g...
La orientación de las principales familias de fracturas  influye en la estructura de un sistema kárstico. El estudio de la...
En el complejo kárstico de Monte Corchia,  el análisis de la orientación de los conductos kársticos  ha demostrado una not...
Influencia de las discontinuidades en la zona saturada del karst profundo. Relación entre estratificación/fracturación May...
<ul><li>La disposición estructural a gran escala influye en la configuración </li></ul><ul><li>de los sistemas kársticos. ...
Se da cuando la estratificación se encuentra aproximadamente horizontal. La configuración en sección  está condicionada po...
Se da cuando los estratos están inclinados de modo homogéneo La eventual presencia de planos con desarrollo horizontal,  p...
DISPOSICIÓN  MONOCLINAL Abisso Olivifer (Alpi Apuane) Sistema di Cima Paradiso (Lombardia) El Abisso Olivifer, en los Alpe...
DISPOSICIÓN EN PLIEGUE El Abisso Gofredo (Alpes Apuanos) atraviesa una estructura compleja, a lo largo de una serie de fra...
De la organización espacial de las litologías depende: ORGANIZACIÓN ESPACIAL DE LITOLOGÍAS 1. la geometría de los acuífero...
GEOMETRÍA  DEL SUBSTRATO En el caso de superficies de base inclinadas, que se disponen  por debajo del  nivel   de   base ...
Cuando la superficie basal de la roca karstificable se encuentra a mayor cota que la del  nivel de base , la geometría del...
La disposición respecto a formaciones confinantes  determina diferentes tipos de recarga: RELACIONES CON LAS ROCAS CONFINA...
CONFIGURACIÓN DE UN SISTEMA KÁRSTICO Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 200...
MORFOLOGÍA HIPÓGEA Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 <ul><li>Los  sis...
CLASIFICACIÓN DE LAS FORMAS HIPÓGEAS Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 200...
Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 Gran parte de las formas hipógeas s...
FORMAS DEBIDAS A LA ACCIÓN DEL AGUA Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008...
Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 A escala de conductos, se observan ...
Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 La forma  de los conductos  asume p...
Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 En la zona alta, donde prevalece la...
Ejemplos de pozos de percolación: lineal (a), puntual  con retroexcavación local (b). POZOS DE PERCOLACIÓN a b Rimonio, Al...
Ejemplos de pozos con cascadas y formas de retroexcavación. POZOS CON CASCADAS a b Gofredo Abyss, Alpes Apuanos, Toscana, ...
En la zona vadosa, si se dan condiciones de poca penetrabilidad vertical de la masa rocosa (fracturación escasamente desar...
Ejemplos de cañones con formas sinuosas (a) y rectilíneas (c). a b c Pannè, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Milazz...
MORFOLOGÍA EN LA ZONA EPIFREÁTICA Los conductos de la zona epifreática están sometidos tanto a condiciones de circulación ...
CAÑONES DE EROSIÓN Cañones subterráneos.  Se forman por la erosión de aguas que circulan en superficie libre, sin ocupar t...
CONDUCTOS PARAGENÉTICOS Este tipo de galerías se inician a partir de conductos preexistentes (tanto vadosos  como freático...
MORFOLOGÍA EN LA ZONA FREÁTICA La  zona freática  se caracteriza normalmente por el lento flujo del agua, en condiciones a...
CONDUCTOS FREÁTICOS Los conductos freáticos tienen generalmente secciones elípticas cuyo eje mayor se dispone a lo largo d...
Ejemplos de conductos freáticos (también denominados singenéticos)  que se forman completamente anegados bajo el nivel fre...
FORMAS MIXTAS  DE ORIGEN FREÁTICO-VADOSO Los conductos formados en un entorno freático pueden evolucionar formando cañones...
CLASIFICACIÓN  DE LAS MICROFORMAS SUBTERRÁNEAS Las formas observables en las paredes de las galerías (microformas) están f...
CLASIFICACIÓN DE MICROFORMAS HIPOGEAS PRINCIPALES FORMAS DE EROSIÓN CAUSADAS POR LA ACCIÓN DEL AGUA Condiciones Flujo Pred...
FORMAS DE DISOLUCIÓN DEBIDAS AL GOTEO Agujeros de goteo :  se forman en los lugares  en que se produce goteo,  o también e...
FORMAS DE DISOLUCIÓN POR ESCORRENTÍA Surcos : se forman a causa de la escorrentía del agua en  las paredes de pozos (abajo...
FORMAS DE EROSIÓN LIBRE Dos ejemplos de  canal con cornisa ( floor channel ) :  se forman por erosión linear sobre el fond...
FORMAS  DE EROSIÓN  LIBRE Marmitas : se forman por erosión en correspondencia con remolinos del fondo sobre el lecho rocos...
FORMAS DE EROSIÓN LIBRE Surcos de nivel : se forman por erosión o disolución lateral en correspondencia  con niveles de ag...
FORMAS DE FLUJO DE INTERFASE Canales anastomosados y  pendants : se forman a lo largo de la superficie del estrato (debajo...
FORMAS DE FLUJO En ambiente freático y epifreático, el movimiento del agua  esculpe la pared formando huellas de flujo lla...
FORMAS DE FLUJO  A PLENA CARGA Grandes huellas de corriente :  se forman por la acción de remolinos en agua lenta, desenca...
FORMAS DE DISOLUCIÓN A PLENA CARGA Cúpulas : se forman por la acumulación de aire, sujeta a variaciones de presión  durant...
FORMAS  DE DISOLUCIÓN  A PLENA CARGA Abisso Saragato, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Su Coloru, Cerdeña, Italia (...
Bell-hole :  son cúpulas  con forma cilíndrica,  de 15-20 centímetros  de diámetro,  típicas de cuevas tropicales. Su orig...
FORMAS DEBIDAS A LA GRAVEDAD Las bóvedas subterráneas  surgen de fenómenos de colapso en función de sus dimensiones y de l...
FORMAS DE COLAPSO Galerías de colapso : se forman en cañones o galerías freáticas. Los bloques pueden esconder completamen...
FORMAS DE COLAPSO Salas de colapso : se forman en la coalescencia de galerías o por la intersección de pozos paralelos. So...
FUENTES ICONOGRÁFICAS ERASO A.  (1986),  Método de predicción de las direcciones principales  de drenaje en el karst . Kob...
PARA SABER MÁS AA.VV.  (2000),  Speleogenesis Evolution of Karst Aquifers  (National Speleological Society, Huntsville USA...
CREDITOS Esta lección ha sido preparada por   Leonardo Piccini. Traducción al español: José María Calaforra (coord.), Poli...
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Estructura y morfologia

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  • Progetto Powerpoint, Società Speleologica Italiana 2007
  • Estructura y morfologia

    1. 1. ESTRUCTURA Y MORFOLOGÍA DE LOS SISTEMAS KÁRSTICOS por Leonardo Piccini coordinador con la colaboración de: Carlo Balbiano Jo De Waele “ Río subterráneo” de Palawan, Filipinas (foto G. Savino/Arch. La Venta) Recursos Didácticos Espeleología y Karst 2008
    2. 2. Por sistema kárstico se entiende, comúnmente, el conjunto de formas superficiales y subterráneas formadas por procesos de disolución, o inducidas por estos, que permiten el drenaje de las aguas subterráneas desde una determinada área hacia las surgencias kársticas. Se trata de un tipo especial de “ cuenca hidrogeológica ”, en la que la componente subterránea de la escorrentía es la dominante. La estructura de un sistema kárstico depende de múltiples factores , cuyo papel puede ser esencialmente pasivo (características geológicas) o activo (condiciones ambientales). LOS SISTEMAS KÁRSTICOS Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    3. 3. De las cuales depende en primera instancia el grado de kastificación: Alto : Medio : Basso : CARACTERÍSTICAS LITOLÓGICAS <ul><li>calizas masivas o potentes estratos; </li></ul><ul><li>mármoles. </li></ul><ul><li>calizas en estratos poco potentes; </li></ul><ul><li>calcarenitas; </li></ul><ul><li>calizas con sílex; </li></ul><ul><li>dolomías. </li></ul><ul><li>calizas margosas; </li></ul><ul><li>calcoesquistos; </li></ul><ul><li>calizas silíceas metamórficas; </li></ul><ul><li>calizas cataclásticas. </li></ul>Alpes Apuanos (foto L. Piccini) México (foto L. Piccini) Alpes Apuanos (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    4. 4. 1) CARACTERÍSTICAS Y ORIENTACIÓN DE LAS DISCONTINUIDADES superficies de estratificación, fracturas (diaclasas, fallas), foliación.  2) DISPOSICIÓN MACROESTRUCTURAL tabular, monoclinal o plegada. 3) TIPO DE ALIMENTACIÓN Y DE CIRCULACIÓN HÍDRICA alogénica, local, difusa, hipogénica, libre, semiconfinada, confinada. ESTRUCTURA DE UN SISTEMA KÁRSTICO La estructura de un sistema kárstico depende principalmente de tres factores conjugados: Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    5. 5. Estratificación: superficies primarias de depósito; Fracturación: superficies secundarias producidas por rotura mecánica; Foliación: superficies secundarias en rocas deformadas producidas por esfuerzos de cizalla y/o compresivos (p.e. calizas metamorfizadas). DISCONTINUIDADES LITOLÓGICAS Las discontinuidades presentes en un macizo rocoso pueden ser de tres tipos: Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    6. 6. Estratificación Las juntas de estratificación tienen per sé una conductibilidad hidráulica reducida. Aumentan la permeabilidad cuando el conjunto de estratos han sido objeto de movimientos diferenciales, come el caso de un plegamiento, produciendo líneas de flujo de interestrato. DISCONTINUIDADES LITOLÓGICAS PRIMARIAS Alpes Apuanos (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    7. 7. La inclinación de los estratos tiene una gran influencia en la estructura de una cueva. En la zona vadosa, donde el flujo está condicionado directamente por la gravedad, los conductos tienden a seguir el buzamiento de los estratos. En la zona freática, donde el flujo está condicionado por el gradiente hidráulico, los conductos siguen frecuentemente la dirección del estrato. Cuatrociénegas, México (foto L. Piccini) DISCONTINUIDADES LITOLÓGICAS PRIMARIAS Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    8. 8. Fracturas (diaclasas, joints ) Están ligadas a esfuerzos tectónicos, y pueden estar asociadas a fallas o plegamientos . Las fracturas debidas a distensión tienen una mayor conductibilidad hidráulica. En los pliegues se encuentran zonas tanto distensivas como de compresión, con formación de fracturas con orientación paralela, transversal u oblicua respecto a la direción de máximo esfuerzo. DISCONTINUIDADES LITOLÓGICAS SECUNDARIAS Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008 Venas Estilolitos Fracturas escalonadas Fallas de dirección
    9. 9. Influencia de las discontinuidades en la karstificación superficial El grado de fracturación superficial influye de manera determinante el desarrollo de formas kársticas superficiales. Cuando la conductividad hidráulica es alta se produce la formación de cavidades en pozo, si la conductvidad es más baja tendremos la formación de amplias depresiones poco acentuadas, centradas en las zone más fracturadas. FRACTURACIÓN Y KARSTIFICACIÓN M. Corchia, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) ESTADIO INICIAL FRACTURACIÓN Y ELEVADA PERMEABILIDAD FRACTURACIÓN Y PERMEABILIDAD MODERADA FRACTURACIÓN Y BAJA PERMEABILIDAD Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    10. 10. Influencia de las discontinuidades en la karstificación profunda en la zona vadosa En la zona vadosa la estructura de los sistemas kársticos depende de las condiciones de permeabilidad vertical “a gran escala” del macizo rocoso. En condiciones de baja permeabilidad vertical se tiende a la formación de sistemas jerarquizados (“en árbol”). En condiciones de elevada permeabilidad vertical se generan numerosas vías paralelas que confluyen directamente en la zona saturada. FRACTURACIÓN Y KARST PROFUNDO Valle d’Arnetola (Alpes Apuanos) Monte Tambura (Alpes Apuanos) Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    11. 11. Influencia del grado de fracturación y estructura de la zona saturada Al aumentar el grado de fracturación aumenta el grado de libertad del sistema. Con baja fracturación se obtienen sistemas batifreáticos (a) Con fracturación media se obtienen sistemas mixtos (b) Con alta fracturación se obtienen sistemas epifreáticos (c) FRACTURACIÓN Y KARST PROFUNDO Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    12. 12. La orientación de las principales familias de fracturas influye en la estructura de un sistema kárstico. El estudio de las fracturas en superficie permite avanzar hipótesis sobre la evolución general de los sistemas kársticos profundos (Eraso, 1986). Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008 FRACTURACIÓN Y KARST PROFUNDO
    13. 13. En el complejo kárstico de Monte Corchia, el análisis de la orientación de los conductos kársticos ha demostrado una notable dispersión con dos direcciones preferenciales: aproximadamente N/S e E/W. Esto es debido a escasa continuidad de las fracturas en los mármoles, que se manifiestan como planos de discontinuidad conectados entre si. FRACTURACIÓN Y KARST PROFUNDO Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    14. 14. Influencia de las discontinuidades en la zona saturada del karst profundo. Relación entre estratificación/fracturación Mayor o menor influencia de las fracturas en la dirección de los conductos freáticos interestrato, en función de la conductividad hidráulica inicial (a: alta, b: baja) a b M. Corchia, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008 FRACTURACIÓN Y KARST PROFUNDO
    15. 15. <ul><li>La disposición estructural a gran escala influye en la configuración </li></ul><ul><li>de los sistemas kársticos. </li></ul><ul><li>Se pueden tener tres tipos de situaciones: </li></ul><ul><ul><ul><li>A – disposición tabulare; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>B – disposición monoclinale; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>C – disposición plegada. </li></ul></ul></ul>Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008 ESTRUCTURA GEOLÓGICA
    16. 16. Se da cuando la estratificación se encuentra aproximadamente horizontal. La configuración en sección está condicionada por la presencia de niveles con menor permeabilidad (menor karstificación). El sistema kárstico se muestra con un típico perfil escalonado. DISPOSCIÓN TABULAR Spluga della Preta En la figura se observa el clásico ejemplo de la Spluga de la Preta, donde los tramos horizontales coinciden con niveles margoso-arcillosos (m), intercalados entre las calizas de San Vigilio. (Leyenda: B – F. Biancone, RA – F. Ammonítico Rosso, DP - Dolomía Principal). Estructura y morfología de los sistemas kársticos - Società Speleologica Italiana 2008
    17. 17. Se da cuando los estratos están inclinados de modo homogéneo La eventual presencia de planos con desarrollo horizontal, por encima del nivel de base actual, indica generalmente la existencia de paleoniveles freáticos en correspondencia con antiguos niveles de base. DISPOSICIÓN MONOCLINAL Sistema de Cima Paradiso (Lombardia) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 El desarrollo está casi siempre condicionado por la presencia de niveles de menor permeabilidad, sobre los cuales se forman conductos vadosos y freáticos.
    18. 18. DISPOSICIÓN MONOCLINAL Abisso Olivifer (Alpi Apuane) Sistema di Cima Paradiso (Lombardia) El Abisso Olivifer, en los Alpes Apuanos, se desarrolla predominantemente en la franja de contacto entre areniscas (gr) y mármoles dolomíticos (md), a lo largo de niveles de mármoles esquistosos y filíticos (ms), sobre el flanco volcado de un anticlinal cuyo núcleo corresponde a un basamento porfídico (pf). El desarrollo está influenciado por pliegues menores. Sólo las profundizaciones más recientes siguen fracturas que atraviesan casi sin perturbación la discontinuidad litológica. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    19. 19. DISPOSICIÓN EN PLIEGUE El Abisso Gofredo (Alpes Apuanos) atraviesa una estructura compleja, a lo largo de una serie de fracturas, pero está muy influenciado la disposición en pliegue. En general el avance de un sistema kárstico seguirá tanto más la estructura cuanto menor sea la permeabilidad de las fracturas. Por esto mismo, el efecto de la estructura resulta más evidente en profundidad que en las zonas próximas a la superficie. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    20. 20. De la organización espacial de las litologías depende: ORGANIZACIÓN ESPACIAL DE LITOLOGÍAS 1. la geometría de los acuíferos kársticos; 2. la presencia de zonas con diferente grado de karstificabilidad; 3. Los relaciones geométricas entre conplejos hidro- geológicos adyacentes. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 Ejemplos de cortes geológicas que ponen de evidencia relaciones entre rocas de diverso grado de karstificabilidad (Alpes Apuanos). Arriba: rocas karstificables = mac, csi y cm. Abajo: rocas karstificables = cs, m, md, gr.
    21. 21. GEOMETRÍA DEL SUBSTRATO En el caso de superficies de base inclinadas, que se disponen por debajo del nivel de base , el flujo no está condicionado por la geometria del substrato (circulación libre). Los sistemas kársticos no tienen límites verticales y los conductos pueden desarrollarse fácilmente en la zona satura, aún por debajo del nivel de base. Los acuíferos estan limitados lateral-mente por contactos subyacentes o suprayacentes. Las surgencias se localizan en el punto de rebosadero (over flow) más bajo. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 Sistema del Frigido (Alpes Apuanos) (según: Piccini et al ., 1999)
    22. 22. Cuando la superficie basal de la roca karstificable se encuentra a mayor cota que la del nivel de base , la geometría del substrato determina, en general, la dirección del escurrimiento del agua (“circulación semiconfinada”). Los sistemas kársticos estan constituidos predominantemente por conductos con escurrimiento vadoso inclinado, a lo largo de la superficie de contacto. Sistema de Tenerano (Alpes Apuanos) UM) unidad metamórfica, bp) brecha poligénica. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 GEOMETRÍA DEL SUBSTRATO
    23. 23. La disposición respecto a formaciones confinantes determina diferentes tipos de recarga: RELACIONES CON LAS ROCAS CONFINANTES a) acuíferos kársticos aislados , con recarga local (autóctona); b) acuíferos kársticos con recarga lateral de aguas superficiales (alóctona); c) acuíferos kársticos con recarga recarga difusa de cobertera porosa. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    24. 24. CONFIGURACIÓN DE UN SISTEMA KÁRSTICO Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 Esquema-resumen de la estructura de los sistemas kársticos (según Palmer, 1991)
    25. 25. MORFOLOGÍA HIPÓGEA Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 <ul><li>Los sistemas kársticos son, en la práctica, sistemas organizados de conductos, formados por procesos de disolución y de erosión. </li></ul><ul><li>Los conductos pueden presentar dimensiones variables, en sección, </li></ul><ul><li>desde pocos milímetros hasta varias decenas de metros. </li></ul><ul><li>Las características morfológicas de los conductos kársticos se manifiestan: </li></ul><ul><li>a media escala, con diversas formas por lo que respecta a la geometría </li></ul><ul><li>del propio conducto y en particular a su sección transversal; </li></ul><ul><li>a pequeña escala, en relación con las estructuras de las paredes rocosas </li></ul><ul><li>(formas parietales). </li></ul>
    26. 26. CLASIFICACIÓN DE LAS FORMAS HIPÓGEAS Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 <ul><li>Una primera clasificación puede ser realizada sobre la base del proceso morfogenético. Tendremos así: </li></ul><ul><ul><ul><li>formas de disolución o precipitación (formas kársticas s.s. ); </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>formas debidas a la acción mecánica del flujo hídrico; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>formas debidas a la acción mecánica del hielo o la nieve; </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>formas debidas a la gravedad. </li></ul></ul></ul><ul><li>Para todas estas categorías existen tanto formas de destrucción (denudación) como de deposición (acumulación). </li></ul><ul><li>En esta presentación nos limitaremos únicamente a las de erosión s.l. Siendo las segundas objeto de otras presentaciones específicas. </li></ul>
    27. 27. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 Gran parte de las formas hipógeas se deben a la acción del agua, ya sea consecuencia de procesos disolutivos o mecánicos (erosión s.s. ). La distinción non siempre resulta fácil, y muchas formas, sobre todo a escala de conducto, pueden ser el resultado conjunto de ambos procesos. Por esta razón aplicaremos una clasificación basada, en primer lugar, en las condiciones del flujo en diversos ambientes hipógeos, evidenciando en todo momento el papel de la disolución y de la erosión mecánica. CLASIFICACIÓN DE LAS FORMAS HIPÓGEAS
    28. 28. FORMAS DEBIDAS A LA ACCIÓN DEL AGUA Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 <ul><li>En los sistemas kársticos se distinguen tres situaciones típicas, que se </li></ul><ul><li>caracterizan por los flujos hídricos en distintas condiciones hidrodinámicas: </li></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>zona vadosa (o de escurrimiento por gravedad); </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>zona epifreática (o de oscilación piezométrica); </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><ul><ul><ul><ul><li>zona freática (o de flujo anegado). </li></ul></ul></ul></ul></ul><ul><li>Estos tres ambientes, cuyos limites no siempre son fácilmente identificables, se caracterizan por diversos rasgos morfológicos </li></ul><ul><li>en función de las diversas modalidades de flujos. </li></ul>
    29. 29. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 A escala de conductos, se observan configuraciones bien distintas entre las res zonas hidrogeológicas, con desarrollos predominantemente verticales en la zona vadosa (pozos s.l. ) y predominantemente horizontales (galerías s.l. ) en las zonas epifreática y freática. El papel de los fenómenos de erosión mecánica es particularmente importante en la zona vadosa inferior, en correspondencia con los colectores principales, y también la epifreática. FORMAS DEBIDAS A LA ACCIÓN DEL AGUA zona vadosa zona epifreática zona freática epikarst zona de percolación y flujo vadoso zona saturada
    30. 30. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 La forma de los conductos asume particulares configuraciones en función del régimen hidrológico dominante y de la carga litostática. DISTRIBUCIÓN DE LAS FORMAS HIPÓGEAS La figura ilustra algunas formas típicas en las diversas zonas de un sistema kárstico: a) desfiladero de erosión vertical, b) pozo di percolación “fusoidal”, c) ambiente de colapsos, d) desfiladero epifreático, e) conductos freáticos relictos, f) conducto freático activo, g) conducto paragenético parcialmente relleno de sedimentos, h) conducto freático periférico activo. orden de escala de los conductos de base nivel
    31. 31. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 En la zona alta, donde prevalece la percolación y los flujos laminares parietales, los pozos tienen formas cilíndricas y alargadas, en función de la modalidad de alimentación (puntual o lineal). En la zona de flujo encauzado, los pozos tienen secciones complejas, con ensanchamientos y estrechamientos, y un mayor desarrollo en planta. Los fenómenos de retroceso de tales pozos pueden llevar a la formación de cañones. MORFOLOGÍA DE LA ZONA VADOSA Pozo-cascada que conecta dos planos diferentes de flujo de interestrato (de Lauritzen y Lundberg, 2000) En la zona vadosa, o de flujo hídrico libre, los conductos adquieren generalmente desarrollos verticales con formas muy variables, que toman la denominación genérica de pozos.
    32. 32. Ejemplos de pozos de percolación: lineal (a), puntual con retroexcavación local (b). POZOS DE PERCOLACIÓN a b Rimonio, Alpes Apuanos, Toscana, Italia (foto L. Piccini) Corchia,Alpes Alpuanos,Toscana,Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    33. 33. Ejemplos de pozos con cascadas y formas de retroexcavación. POZOS CON CASCADAS a b Gofredo Abyss, Alpes Apuanos, Toscana, Italia (foto L. Piccini) Antro degli Orridi, Alpes Apuanos, Toscana, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    34. 34. En la zona vadosa, si se dan condiciones de poca penetrabilidad vertical de la masa rocosa (fracturación escasamente desarrollada) o de mínimo gradiente hidráulico, se pueden formar cañones subterráneos a causa de los procesos de erosión mecánica. MEANDROS Y CAÑONES Su curso puede ser rectilíneo o presentar curvas (meandros). Los cañones de curso rectilíneo van asociados a la presencia de fracturas o a un régimen de flujo variable. El desarrollo de cañones con meandros tiene lugar en rocas homogéneas y con un flujo más regular. Las curvas de los meandros, al encajarse en la roca, tienden a migrar aguas abajo originando también formas sinuosas en sección vertical (a). El perfil vertical del cañón adquiere diferentes secciones en función del control litoestructural (según Lauritzen y Lundberg, 2000). Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    35. 35. Ejemplos de cañones con formas sinuosas (a) y rectilíneas (c). a b c Pannè, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Milazzo Abyss, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Gatto Abyss, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008 MEANDROS Y CAÑONES
    36. 36. MORFOLOGÍA EN LA ZONA EPIFREÁTICA Los conductos de la zona epifreática están sometidos tanto a condiciones de circulación en carga como de flujo en superficie libre. Estos conductos tienden a tener un desarrollo horizontal; presentan secciones muy cambiantes que evidencian un control estructural. Evolución de un conducto en la zona epifreáticica debido a procesos de sobre-excavación del lecho y erosión paragenética (según Lauritzen y Lundberg, 2000) Las formas más típicas son los cañones, generados por incisión a partir de conductos freáticos, y las galerías paragenéticas, en los casos en que el transporte de sólidos en suspensión sea importante. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    37. 37. CAÑONES DE EROSIÓN Cañones subterráneos. Se forman por la erosión de aguas que circulan en superficie libre, sin ocupar todo el conducto. Santa Ninfa, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Bai Sun Tau, Uzbekistán (foto M. Vianelli) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    38. 38. CONDUCTOS PARAGENÉTICOS Este tipo de galerías se inician a partir de conductos preexistentes (tanto vadosos como freáticos), parcialmente rellenos de sedimentos. En tales condiciones la acción disolvente del agua, y a menudo también la erosión, esculpe el techo de las galerías, dando origen a morfologías muy específicas. según Lauritzen y Lundberg, 2000 Monte Conca, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    39. 39. MORFOLOGÍA EN LA ZONA FREÁTICA La zona freática se caracteriza normalmente por el lento flujo del agua, en condiciones anegadas y a presiones elevadas (de hasta decenas de bares). Estas condiciones influyen sobre la forma de las galerías, que tienden a adquirir secciones regularizadas (entre circulares y elípticas, y más o menos excéntricas). Estos conductos tienen un desarrollo horizontal, con “subidas y bajadas” dependiendo de los condicionamientos estructurales. Hagengebirge, Austria (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    40. 40. CONDUCTOS FREÁTICOS Los conductos freáticos tienen generalmente secciones elípticas cuyo eje mayor se dispone a lo largo de la superficie de discontinuidad. Su mayor o menor excentricidad depende de lo permeable que resulte la discontinuidad, y en consecuencia, de la presión litostática. Si el espesor de las rocas supra-yacentes resulta considerable los conductos presentarán formas circulares, mientras que si la presión litostática es menor tendrán formas elípticas, con predominio del eje horizontal. Si intervienen más discontinuidades la sección tiende a ser más irregular. Diferencias entre las formas de conductos freáticos en función de distintos controles estructurales (según Lauritzen y Lundberg, 2000) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    41. 41. Ejemplos de conductos freáticos (también denominados singenéticos) que se forman completamente anegados bajo el nivel freático; con sección elíptica (a) o casi circular (b). CONDUCTOS FREÁTICOS a b Corchia, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Abisso Milazzo, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    42. 42. FORMAS MIXTAS DE ORIGEN FREÁTICO-VADOSO Los conductos formados en un entorno freático pueden evolucionar formando cañones si permanecen durante mucho tiempo sometidos al flujo libre del agua (en condiciones no del todo anegadas). Ejemplo de la evolución de un conducto freático hacia una morfología de cañón; para dar lugar posteriormente a una amplia galería debido a la erosión lateral y hundimientos (cueva de Pietrasecca, Abruzzo, Italy) Corchia, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    43. 43. CLASIFICACIÓN DE LAS MICROFORMAS SUBTERRÁNEAS Las formas observables en las paredes de las galerías (microformas) están fuertemente relacionadas, en la mayoría de los casos, con las condiciones en que se produce el flujo del agua. Se trata fundamentalmente de formas causadas por procesos de disolución, pero localmente la erosión mecánica también puede desempeñar un papel importante. Son muchas las microformas que se han descrito. En esta presentación solo se trataran las más representativas y se propondrá una clasificación basada principalmente en las condiciones de flujo del agua. Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    44. 44. CLASIFICACIÓN DE MICROFORMAS HIPOGEAS PRINCIPALES FORMAS DE EROSIÓN CAUSADAS POR LA ACCIÓN DEL AGUA Condiciones Flujo Predomina disolución Predomina erosión Vadosas goteo agujeros de goteo escorrentía surcos flujo canalizado canales de pared canales de erosión surcos de chorro cañones marmitas de gigante láminas y alerones Epifreáticas interacciones anastomosis pendants entre roca y sedimentos canales de bóveda surcos en banquetas condiciones entalladuras no completamente anegadas pequeños scallops cúpulas pozas Freáticas condiciones anegadas grandes scallops alveolos y espongiformes cúpulas surcos de flujo freático Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    45. 45. FORMAS DE DISOLUCIÓN DEBIDAS AL GOTEO Agujeros de goteo : se forman en los lugares en que se produce goteo, o también en cuevas que poseen abundante fauna, debido a la concentración de materia orgánica. St. Paul karst, Palawan, Filipinas (foto L. Piccini) Comarelle, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    46. 46. FORMAS DE DISOLUCIÓN POR ESCORRENTÍA Surcos : se forman a causa de la escorrentía del agua en las paredes de pozos (abajo) o conductos (a la derecha). Dachstein-Mammuthoehle, Austria (foto L. Plan) Corchia, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas kársticos – Società Speleologica Italiana 2008
    47. 47. FORMAS DE EROSIÓN LIBRE Dos ejemplos de canal con cornisa ( floor channel ) : se forman por erosión linear sobre el fondo de cañones y galerías después de una reducción neta del caudal. Abisso del Gatto, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto M. Vianelli) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    48. 48. FORMAS DE EROSIÓN LIBRE Marmitas : se forman por erosión en correspondencia con remolinos del fondo sobre el lecho rocoso. Tienen forma cilíndrica y dimensiones variables desde algunos centímetros hasta a algunos metros, sea en longitud o en profundidad. Su Bentu, Cerdeña, Italia (foto L. Sanna) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    49. 49. FORMAS DE EROSIÓN LIBRE Surcos de nivel : se forman por erosión o disolución lateral en correspondencia con niveles de agua persistente. Río Subterráneo de Palawan, Filipinas (foto G. Savino/Arch. La Venta) Abisso Gofredo, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    50. 50. FORMAS DE FLUJO DE INTERFASE Canales anastomosados y pendants : se forman a lo largo de la superficie del estrato (debajo). Canales de bóveda : son típicos de los conductos paragenéticos y se forman en el contacto entre el sedimento y bóveda (al lado). Monte Conca, Sicilia, Italia (foto M. Vattano) Steinenersmeer, Austria (foto C. Schmidtlein) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    51. 51. FORMAS DE FLUJO En ambiente freático y epifreático, el movimiento del agua esculpe la pared formando huellas de flujo llamadas scallop . Sus dimensiones son inversamente proporcionales a la velocidad del flujo. Corchia, Alpi Apuane, Italia (foto L. Piccini) Modificado de White (1988), Geomorphology and Hydrology of Karst Terrains . Oxford University Press, New York, p. 464 Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    52. 52. FORMAS DE FLUJO A PLENA CARGA Grandes huellas de corriente : se forman por la acción de remolinos en agua lenta, desencadenados por las irregularidades de la pared . Indican en general agua de elevada agresividad. St. Paul karst, Palawan, Filipinas (foto Arch. La Venta) St. Paul karst, Palawan, Filipinas (foto Arch. La Venta) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    53. 53. FORMAS DE DISOLUCIÓN A PLENA CARGA Cúpulas : se forman por la acumulación de aire, sujeta a variaciones de presión durante la crecida, capaz de acidificar el entorno en el perímetro de la cúpula. Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto T. Bernabei) Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto M. Vianelli) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    54. 54. FORMAS DE DISOLUCIÓN A PLENA CARGA Abisso Saragato, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Su Coloru, Cerdeña, Italia (foto L. Sanna) Alveolos, corrosión alveolar ( spongework ) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    55. 55. Bell-hole : son cúpulas con forma cilíndrica, de 15-20 centímetros de diámetro, típicas de cuevas tropicales. Su origen és dudoso. Para algunos son formas de ambiente freático, según otros autores podría ser debido a fenómenos de condensación localizada imputable a la presencia de murciélagos FORMAS ZOOGENICAS (?) St. Paul karst, Palawan, Filipinas (foto Arch. La Venta) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    56. 56. FORMAS DEBIDAS A LA GRAVEDAD Las bóvedas subterráneas surgen de fenómenos de colapso en función de sus dimensiones y de las características geomecánicas de la roca. Los hundimientos modifican la forma del conducto que tiende, en condiciones isostáticas, a formas estables (bóvedas). L’ampiezza critica dei soffitti dipende in primo luogo dallo spessore degli strati. Il grafico rappresenta una situazione a strati orizzontali (S = sforzo di taglio, r = peso specifico) (da White & White, 2000) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008 Domo de equilibrio Colapso Inestabilidad Estabilidad Anchura del techo Espesor crítico de los estratos
    57. 57. FORMAS DE COLAPSO Galerías de colapso : se forman en cañones o galerías freáticas. Los bloques pueden esconder completamente la morfología original. Comportan una migración del vacío hacia arriba. Bai Sun Tau, Uzbekistan (foto T. Bernabei) Abisso Olivifer, Alpes Apuanos, Italia (foto L. Piccini) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    58. 58. FORMAS DE COLAPSO Salas de colapso : se forman en la coalescencia de galerías o por la intersección de pozos paralelos. Son los más grandes ambientes subterráneos Rio Subterráneo, Palawan, Filipinas (foto Arch. La Venta) Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    59. 59. FUENTES ICONOGRÁFICAS ERASO A. (1986), Método de predicción de las direcciones principales de drenaje en el karst . Kobie 15, pp. 15-165; LAURITZEN S-E., LUNDBERG J. (2000), Solutional and erosional morphology . In: KLIMCHOUK A.B., FORD D.C., PALMER A.N., DREYBRODT W., Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers , Nat. Spec. Soc., Huntsville, pp. 408-426; PALMER A. N. (1991), Origin and morphology of limestone caves . Geol. Soc. Am. Bull. 103 (1), pp. 1-21; WHITE W.B. (1988), Geomorphology and Hydrology of Karst Terrains . Oxford University Press, New York, pp. 464; WHITE W.B., WHITE E.L. (2000), Breakdown morphology . In: KLIMCHOUK A.B., FORD D.C., PALMER A.N., DREYBRODT W., Speleogenesis and Evolution of Karst Aquifers , Nat. Spec. Soc., Huntsville, pp. 427-429. Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    60. 60. PARA SABER MÁS AA.VV. (2000), Speleogenesis Evolution of Karst Aquifers (National Speleological Society, Huntsville USA, pp. 496; FORD D.C. & WILLIAMS P. (2007), Karst geomorphology and Hydrology . John Wiley & Sons, Chichester, pp. 562; PICCINI L. (1999), Geomorfologia e Speleogenesi carsica . Quaderno didattico della Società Speleologica Italiana n°1, pp. 40; SAURO U. (1991), Morfologia carsica. In: Castiglioni G.B. Geomorfologia , UTET, pp. 436; SLABE T. (1995), Cave rocky relief and its speleological significance. Znanstvenoraziskovalni Center Sazu, Ljubljana, pp. 120. Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008
    61. 61. CREDITOS Esta lección ha sido preparada por Leonardo Piccini. Traducción al español: José María Calaforra (coord.), Policarp Garay, Ángel Ginés y Josep Manuel Victòria. (Sociedad Española de Espeleología y Ciencias del Karst, SEDECK) Por la parte fotográfica se agradece a los fotógrafos: Tullio Bernabei, Lukas Plan, Laura Sanna, Giuseppe Savino, Christoph Schmidtlein, Marco Vattano, Mario Vianelli y Archivo La Venta su colaboración. Las fotos y gráficos, si no se indica lo contrario, son del autor. © Società Speleologica Italiana Manteniendo intacto su contenido, cualquier parte de esta presentación puede ser reproducida bajo su responsabilidad. Es un buen hábito citar este proyecto Estructura y morfología de los sistemas karsticos – Società Speleologica Italiana 2008

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