Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Control en la distribución de los colapsos de laderas y su rol en la evolución del paisaje en los Andes Centrales (32°S) |
| Título alternativo: | Landslide’s distribution and their role in landscape evolution in Central Andes (32°S) |
| Autor: | Jeanneret, Pilar |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Gobierno de la Provincia de Mendoza - Universidad Nacional de Cuyo - CONICET. Instituto Argentino de Nivología, Glaciología y Ciencias Ambientales (IANIGLA)
|
| Publicación en la Web: | 2022-10-04 |
| Fecha de defensa: | 2021-03-26 |
| Fecha en portada: | 2020 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Geológicas |
| Director: | Moreiras, Stella Maris |
| Director Asistente: | Orgeira, María Julia |
| Consejero: | Marcomini, Silvia Cristina |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | ANDES CENTRALES; MENDOZA (ARGENTINA) |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7051_Jeanneret |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7051_Jeanneret.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7051_Jeanneret |
| Ubicación: | Dep.GEO 007051 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Jeanneret, Pilar. (2020). Control en la distribución de los colapsos de laderas y su rol en la evolución del paisaje en los Andes Centrales (32°S). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7051_Jeanneret |
Resumen:
Los colapsos de laderas en las zonas altas de los Andes Centrales de Argentina, ha sido históricamente un tema poco abarcado en las investigaciones locales pero, de ocurrir, resulta altamente relevante por el impacto que implican en el sistema hídrico y sus recursos. Con ‘colapso’ se hace referencia a todo movimiento en masa de gran volumen, de laderas inestables, los cuales pueden incluir deslizamientos sensu lato, deformaciones gravitacionales profundas (DGP), avalanchas de roca y movimientos complejos que involucran dos o mas de los eventos anteriormente nombrados. Esta zona de los Andes posee un clima árido a semiárido, por ello, los ríos son una fuente primordial para las ciudades aledañas y su desarrollo económico, agua proveniente del deshielo de las acumulaciones níveas invernales, los glaciares ubicados en la cabecera de los valles y las geoformas periglaciales. Esto significa que, en el caso de colapsos de laderas de medio a grandes volúmenes sobre estos valles, podría afectar seriamente la calidad del agua, o incluso impedir completamente el sistema de drenaje por la formación de diques naturales. Las cuencas alimentadas por el Cerro Mercedario localizado en la provincia de San Juan sobre los Andes Centrales (~32°S y ~70°O), sitio de interés de la presente tesis, tienen un relieve local, o relieve relativo, elevado a causa de la erosión glacial y la fuerte actividad tectónica, lo que hace que el área sea propensa a eventos de colapso. Sin embargo, aún no se conoce con precisión el rol que posee cada uno de los diferentes factores desestabilizantes y condicionantes de la inestabilidad en las laderas de esta zona andina árida. Al ser un área afectada por el Ultimo Máximo Glacial (UMG), las laderas no sólo quedaron sobre-verticalizadas a causa de la erosión glacial, sino que el retiro del soporte lateral que aportaban las masas de hielo genera una liberación de la presión confinante, tanto en la base como en los laterales del valle. El área del Cerro Mercedario (31°58′44′′S 70°06′46′′O) y alrededores, es una zona que presenta escasez de estudios geomorfológicos detallados y dataciones numéricas precisas como los que se presentan en esta tesis. Por ello la elección del área, con el objetivo de interpretar la historia glacial hasta la actualidad y cómo esta dinámica glacial afecta el comportamiento de las laderas causando grandes colapsos. Se realizó mediante la implementación de sensores remotos en combinación con salidas a terreno para el análisis sedimentológico de las geoformas encontradas y la extracción de muestras para dataciones numéricas. Para lograr el objetivo de la investigación, en primer lugar, se realizó un mapa geomorfológico detallado con especial énfasis en los Procesos de Remoción en Masa (de ahora en adelante será simplificado con las siglas PRM) utilizando técnicas de sensores remotos y salidas a terreno como forma de corroborar las interpretaciones remotas. Durante las campañas también se extrajeron muestras para dataciones numéricas como isótopos cosmogénicos y luminiscencia ópticamente estimulada (OSL por sus siglas en inglés: Optically Stimulated Luminiscence). A su vez, ante el hallazgo de depósitos paleo-lacustres, se extrajeron muestras para realizar estudios paleolimnológicos e intentar comprender la historia climática del mismo. Estos datos se utilizaron para inferir posibles factores climáticos en su formación y descarga. Una vez finalizado el mapa geomorfológico, se extrajeron los parámetros morfométricos para todas las geoformas relevantes en este estudio; los depósitos glaciarios y glacigénicos (morenas y terrazas glacifluviales) y los PRM. Con estos datos se calcularon los volúmenes movilizados. A su vez, se extrajeron los parámetros de las pendientes originales involucradas en los colapsos para entender cómo influyeron en los eventos. Asimismo, se incluye la orientación (insolación), el ángulo de pendiente, la altura máxima de la cicatriz y litología involucrada. En base a estos datos, se observó que casi el 30% de las 68.300 Ha de la zona estudiada son afectadas por diversos tipos de PRM, incluido el permafrost reptante. Las caídas de rocas son los eventos más extendidos y se acumulan en taludes y conos de derrubio bajo los afloramientos con pendientes pronunciadas (mayores a 50°) ubicadas a más de 3500 m s.n.m., coincidentes con el límite inferior del ambiente periglacial. Los flujos de detritos se acumulan en los conos y abanicos aluviales y son las segundas geoformas más extensas, que también se originan por encima del límite de 3500 m s.n.m. Mientras que los flujos de barro son más frecuentes que los anteriores pero menos extensos y su génesis está directamente asociada a los glaciares de escombro y otras geoformas periglaciares menores. Las deformaciones gravitacionales profundas (DGP) son voluminosas (mayores a 106 m3 ) pero poco frecuentes, y el material que involucra casi en su totalidad son morenas laterales. Las avalanchas de rocas son más frecuentes pero de menor tamaño y no existe una correlación directa con el tipo de litología, con la excepción de que no involucran material glacigénico en sus inicios, aunque suelen arrastrar material de morenas y terrazas en su paso. El resto de las geoformas son eventos complejos y colapsos de morenas representados por deslizamientos irregulares. Con respecto a los factores desencadenantes y/o debilitantes de las laderas, se observó que las caídas de roca y las pequeñas avalanchas de roca son frecuentes en las laderas de los valles glaciarios. Las mismas tienen evidencias de criosclastía o se encuentran fuertemente fracturadas y diaclasadas, es por esto que se localizan en la base de los afloramientos rocosos. Las DGP son más complejas, al involucrar depósitos morénicos podrían ser una conjunción de dos efectos, por un lado la fusión del núcleo de hielo, si lo hay, y por el otro el retiro del soporte lateral que le otorgaba el cuerpo de hielo durante el UMG. El primer caso podría explicar otros colapsos irregulares de morenas, mientras que el segundo caso también podría ser el causante de sucesivos deslizamientos rotacionales sobre una de las cuencas estudiadas. El ambiente de origen de los eventos de tipo flujo, como los flujos de detrito y de barro, también indica una fuerte correlación con geoformas periglaciares, partiendo de pendientes crióticas y glaciares de escombro, respectivamente. El estudio de las condiciones de las laderas arrojó resultados fuertemente vinculados a la litología para la ocurrencia de los grandes colapsos, en especial cuando involucran material morénico que se encuentra apoyado inestablemente sobre las laderas sobre-vertizalizadas por la acción glacial. También hay una ocurrencia anómala de PRM sobre laderas que miran al oeste. Esto se interpretó como un efecto de la vergencia general de los afloramientos rocosos sedimentarios, donde el buzamiento de los estratos se orienta al oeste, forzando a los glaciares a desarrollarse con una orientación norte-sur, los cuales dejan morenas laterales sobre los afloramientos con este buzamiento. A su vez, estas geoformas son altamente inestables por poseer material no consolidado ocasionando DGP, deslizamientos irregulares y traslacionales que culminan o evolucionan en grandes avalanchas de roca. Un caso particular en la zona de estudio fue una avalancha de rocas en un sector angosto de uno de los valles estudiados, la Laguna Blanca sobre el arroyo homónimo, que generó un represamiento natural. Se registraron dos niveles paleolacustres asociados al mismo represamientos, lo que indicarían dos episodios de descarga asociados a una reincidencia de avalanchas de roca en laderas adyacentes. Los estudios paleolimnológicos sobre el nivel más joven indican un período más húmedo durante su existencia y luego de su descarga parcial se asienta un clima más árido culminando con campos de dunas. Esto se comprobó con dataciones por OSL sobre los depósitos que arrojan edades vinculados al Óptimo Climático Medieval (OCM). Por otro lado, las dataciones por isótopos cosmogénicos extraídas sobre bloques superficiales de este evento indican edades más antiguas, probablemente asociadas al colapso inicial y el nivel paleo-lacustre más antiguo. Las dataciones numéricas acompañan la hipótesis climática planteada en esta tesis, donde las avalanchas de roca datadas fueron asignadas a edades post-glaciares y las morenas datadas indican dos avances glaciarios; uno durante el UMG (32-25 ka) y otro durante el Tardi-glacial (18-15 ka). Esto indica que los valles son mas jóvenes de lo esperado ya que el UMG llegó a posiciones topográficas bajas (~2.500 m s.n.m.). Este avance erodó todo a su paso y todos los eventos geomórficos ocurrieron luego de que se retiró. Algunas morenas mas antiguas se encontraron en posiciones topográficas mas altas pero fueron casi completamente erosionadas por el UMG. Se estima que fueron preservadas por la actividad tectónica que las elevaron y aislaron de los avances posteriores porque no hay mas evidencias de su existencia valle abajo. Las dataciones numéricas tambien apoyan la hipotesis original que estipulaba que el control climatico era el factor mas influyente en la formacion de grandes colapsos de ladera sobre estos valles, ya que se encuentran asociados en tiempo al retiro glaciar y, en altitud, las cicatrices se encuentran dentro del limite inferior del ambiente periglaciar. A su vez, los depósitos paleo-lacustres asociados a la Avalancha Laguna Blanca indican sucesivos eventos de avalanchas menores durante la existencia de estos paleo-lagos en el Holoceno, en especial durante el OCM donde el clima era mas cálido y húmedo. Finalmente, se puede concluir que a partir de los resultados presentados en esta tesis, los grandes colapsos de ladera y los eventos de tipo flujo están directamente relacionados con geoformas glacigénicas y periglaciares, respectivamente. En la cordillera alta sanjuanina, los fenómenos de reajuste de laderas dados por fenomenos paraglaciares juega un rol importante sobre la estabilidad de las laderas, en particular sobre morenas y otros depósitos cuaternarios. Esta observación es contrastante con otros sectores de la provincia de San Juan, inmediatamente al este de la zona de estudio, sobre Precordillera, donde los eventos de colapso están vinculados a sacudidas sísmicas. Las geoformas ubicadas en posiciones topográficas inferiores, tienen evidencias de haber sufrido estos fenómenos en el pasado y se registraron laderas con evidencias de condiciones periglaciares inactivas y zonas de abanicos y conos aluviales también con indicios de inactividad. Esto indica que, la fluctuación de la isoterma de 0°C, la cual define el límite inferior del ambiente periglacial, ha afectado intensamente la zona de estudio, acompañando los avances y retrocesos de los glaciares. Así, se estima que, en un contexto de calentamiento global, el ascenso de la isoterma de 0°C afectará las formas de relieve periglaciales actuales ubicadas en las cuencas superiores. Esta situación aumentaría la frecuencia de los detritos saturados en agua, los eventos de tipo flujo, como así también podría desestabilizar morenas que aún no han colapsado.
Abstract:
Large landslides in high mountain environments of the Central Andes of Argentina have been poorly studied in local research but turns out to be an important subject for this area as are highly impactful for water resources. The term ‘large landslide’ includes large volume mass removal processes from unstable slopes, which includes landslides sensu stricto, deep gravitational deformations, rock avalanches and more complex and compound movements. The studied area has an arid to semi-arid climate, which makes rivers the main water source for nearby cities. But the water comes from glacial and snow melt from glacier of high mountain environments and periglacial landforms. This means that, if large landslides occur, it could considerably affect the water quality or even interrupt water drainage. The valleys fed by the Mercedario Peak, located towards the South of San Juan province (~32°S and ~70°W), main studied area, has a high local relief caused by glacial erosion y active tectonics, which adds to landslide occurrence. Nevertheless, the main triggering and conditioning factors for their occurrence is not known. As the area was influenced by the Last Glacial Maximum (LGM), valleys were over-steepened by glacial erosion and, when the containment from the ice was released, it could have triggered slope movement from the valleys bottom and the sides. The Mercedario Peak’s area (31°58’44’’S, 70°06’46’’W) is almost unexplored geomorphologically and there are no numerical datings besides what is introduced now for this thesis. That is why it was selected with the objective of define the glacial history since the LGM to the present day and how this dynamics affect the slopes triggering large landslides. This objective was accomplished by implementing remote sensing techniques in combination with field excursions for detailed sedimentological analysis from the mapped landforms and extraction of samples for numerical datings. The first step in this research was creating a detailed geomorphological map with special emphasis on Mass Removal Processes (MRP) using remote sensing techniques and field excursions in order to check the initial interpretations. During the excursions, samples for cosmogenic radionuclides and luminescence (OSL) dating were extracted. After finding a paleolacustrine deposit, samples for paleo-limnological studies were also extracted in order to understand the climatic story of the paleo-lake. This data was also useful to infer possible climatic triggers for its formation and subsequent discharge. With the completed geomorphological map, the morphometric parameters were extracted from all the relevant landforms for this study, which includes; glacial and glacigenic deposits (moraines and glaciofluvial terraces) and MRP. Also, the mobilized volumes were estimated as well as the main parameters of the original slopes prior to the collapse, which includes the orientation (insolation), slope angle, maximum height of the scar and lithology. According to the extracted information, it was observed that almost 30% of the studied 68,300 Ha, was affected by MRP, including the creeping permafrost. Rock falls are widely extentand are accumulated in talus slopes and debris cones below steep outcrops (over 50°) and above 3,500 m asl, near the lower limit of the periglacial environment. Debris flow are located and accumulate in alluvial cones and fans, are the second most extent landform and also originate above the 3,500 m asl limit. Meanwhile, mud flows are more frequent than the prior but less extent and are directly associated to rock-glaciers and other periglacial landforms. Deep gravitational deformations (DGD) have large volumes (above 106 m3) but very infrequent and it almost exclusively include lateral moraines as main source. Rock avalanches are more frequent but smaller and there is no correlation between lithology and its occurrence. Nevertheless, even though they are not sourced from moraine deposits, they include moraine material during its movement. The remaining landforms are complex events and moraine collapses categorized as irregular landslides. The slope triggering and conditioning factors are diverse. Rock falls and small rock avalanches are common in glacial valleys with slopes greatly fractured by cryoclasty or other exogenous processes. DGD are more complicated as they involve large moraine deposits; in could be a merge of two processes, melting of ice cores within the moraine or release of the lateral support that was provided by the glaciers during the LGM. The first theory could explain the irregular collapses of moraines, while the second theory could explain successive rotational slides in one of the studied valleys. The altitude of the flow-type events, such as debris and mud flows, indicate a strong correlation with ice-bearing periglacial landforms, originating in cryotic slopes and rock glaciers, respectively, and the sudden release of water from such landforms. The study of the source slopes indicated a strong correlation between the lithology and the large landslides, specially if moraine material resting unstably on over-steepened slopes is involved. There is also an anomalous amount of MRP originated in west-oriented slopes. This was interpreted as a tectonic vergence effect, as sedimentary rock outcrops have a west orientation, forcing glaciers to develop with north-south trends and leaving lateral moraines with this orientation. And, as previously stated, these types of materials are highly unstable causing DGD, irregular and traslational slides that could evolve into rock avalanches. A particular case of the studied area was a rock avalanche in a narrow part of the Laguna Blanca valley, causing a natural dam. Two paleo-lacustrine deposits were found associated to this dam, indicating two episodes of partial drainage probably caused by a smaller rock avalanches that fell into the lake. Paleo-limnological studies over the younger paleo-lake indicate a more humid period during its existence and, after its partial drainage, a more arid climate was settled as a dune field was developed. This was confirmed by OSL datings that indicate a Medieval Climatic Optimum (MCO) age. On the other side, cogmogenic datings over surficial boulders from the rock avalanche indicate older ages, probably from the original collapse and the older paleo-lake. Numerical datings from moraine and rock avalanches have indicated two stages of glacial advance and retreat; one during the LGM (around 32-25 ka) and the other during the Late Glacial (18-15ka). This indicates that the development of the valleys are younger than originally assumed as the LGM reached the lower sections of the studied valleys (~2,500m asl). This advance wiped most of the valleys and all subsequent processes occurred after its retreat. There were older moraines found in the higher reaches but were almost completely eroded by the LGM. It is estimated that these moraines were preserved thanks to tectonic activity that elevated them but no further evidence of its extent was found. The numerical ages also supported the original hypothesis were the climatic factor was the main influence for large landslides in these valleys as they are closely associated in time to glacial retreat and, in elevation, the source scar are near the lower limit of the periglacial environment. Also, the paleo-lakes found are evidence of successive rock avalanches within the lake during the Holocene, specially during the MCO where climate was warmer and more humid. Finally, it can be concluded that large landslides and flow type events are directly associated to glacigenic and periglacial landforms, respectively. In the higher reaches of Cordillera Frontal of San Juan, readjustment of slopes by the paraglacial effect is key to understanding slope stability, specially moraines and other quaternary deposits. This observation is not valid for mountain ranges further east, such as Precordillera, where landslides are mostly triggered by large magnitude earthquakes. Meanwhile, landforms found in the lower reaches have evidences of being affected by climatic factors in the past and some slopes seemed to be influenced by ancient periglacial fluctuations that are now inactive, such as inactive alluvial cones and fans. This could mean that the fluctuation of the 0°C isotherm have intensively affected the studied area, following glacial advances and retreats. If, in a global warming context, the 0°C isotherm climbs towards higher elevations, it would affect active periglacial landforms in the higher reaches of the valleys. This could increase the frequency of flow type events, could destabilize moraines that haven’t collapsed yet and could also physically strain the outcrops causing rock falls, rock avalanches and more complex movements.
Citación:
---------- APA ----------
Jeanneret, Pilar. (2020). Control en la distribución de los colapsos de laderas y su rol en la evolución del paisaje en los Andes Centrales (32°S). (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7051_Jeanneret
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Jeanneret, Pilar. "Control en la distribución de los colapsos de laderas y su rol en la evolución del paisaje en los Andes Centrales (32°S)". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2020.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7051_Jeanneret
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