Revista Ciencias

Si se observa la porción  la superficie terrestre desde el espacio en una imagen de satélite, puede observarse dos tipos de megaformas: los sistemas montañosos y las planicies. Si se mira con más detalle, puede detectarse que tanto las montañas como las planicies presentan depresiones que se organizan en una serie de ramificaciones: son ríos que drenan a una cuenca y conforman un sistema fluvial. Debido a la amplia presencia que tienen los ríos en la superficie emergida, son uno de los principales modificadores del relieve terrestre, ya que afectan a los materiales geológicos de las cadenas montañosas, que son levantados por la tectónica y también depositan materiales que resultan de la erosión de los sistemas montañosos y dan lugar a la formación de grandes planicies y deltas. Si bien forman parte de un solo sistema fluvial, los ríos presentan cambios en sus propiedades desde su punto de origen hasta su desembocadura. Por ejemplo, los ríos que discurren por montañas, cortan el sustrato geológico, tienen pendientes abruptas en su lecho y acarrean grandes bloques de roca, mientras los que transitan por las planicies, generalmente lo hacen sobre los materiales depositados por el propio río, en donde predominan sedimentos que van de medios a finos, como son las gravas, las arcillas y los limos.

Los ríos han sido estudiados desde la Antigüedad como elementos del relieve, cuando, entre los siglos v y i a.C., los filósofos griegos Aristóteles, Herodoto y Estrabón se interesaron por el origen y curso de los ríos, así como por la formación de los deltas. Las teorías contemporáneas se pueden rastrear desde el siglo xviii, durante la Ilustración escocesa, cuando John Plairfair enunció una ley en la cual establece que los ríos tributarios entroncan con el cauce principal a una misma altura, lo cual presupone que la erosión de los tributarios en su punto de entronque con el canal principal ocurre aproximadamente a una misma intensidad.

A partir del siglo xix, el estudio de los ríos que fluyen por el relieve montañoso comenzó a captar la atención de los científicos. El geógrafo estadounidense William Morris Davis en su obra El ciclo geográfico, publicada en 1899, consideró que el relieve evoluciona y pasa por tres etapas: la primera se caracteriza por la juventud del sistema fluvial, etapa que supone un levantamiento tectónico del relieve que genera un sistema montañoso, en donde los ríos son de corto recorrido e inciden directamente en el sustrato; los valles en este tipo de ríos presentan laderas muy escarpadas. La segunda etapa se caracteriza por la madurez del sistema fluvial, cuando las laderas de los valles se suavizan y se reduce la altura del sistema montañoso, y los ríos tienen tributarios mucho más largos que en la fase inicial. La última etapa corresponde a la senectud, cuando los ríos forman un sistema fluvial bien desarrollado, es decir, que el río tienen un canal ancho que presenta numerosos meandros donde drenan tributarios largos que discurren por una topografía casi plana; en este estadio el sistema montañoso está erosionado en su totalidad. Si bien en la actualidad el modelo de Davis está descartado, pone de manifiesto el indiscutible papel que tienen los ríos en cuanto al modelado de las montañas.

El geólogo Grove Karl Gilbert, también estadounidense y contemporáneo de Davis, es el principal referente en el estudio de los ríos de montaña. En su trabajo titulado Reporte de la geología de las Montañas Henry, él explica cómo la pendiente del lecho en los ríos está relacionada con el transporte de materiales y con las tasas de erosión, y menciona la importancia que tiene el sedimento acarreado por un río en los procesos de erosión o de protección del lecho fluvial. Esto es, si el material acarreado es transportado a gran velocidad en el lecho, se incrementa la erosión y se presenta el pulido de la superficie rocosa del lecho, pero cuando la cantidad de sedimento supera la capacidad que tiene el río para transportarlo, éste será depositado y cubrirá el lecho, entonces el sedimento inhibe o reduce totalmente la erosión.

Después de Gilbert, el estudio de los ríos de montaña no fue abordado sino hasta pasada la segunda mitad del siglo xx, cuando el geomorfólogo John T. Hack, inspirado en las investigaciones del primero, retomó el estudio de los ríos de montaña en Virginia. Él propuso que los ríos no evolucionan en las etapas propuestas por Davis, ya que consideró que el levantamiento tectónico no es un evento puntual en el tiempo, sino que es continuo y, por lo tanto, si un sistema fluvial erosiona un cordal montañoso que se levanta de forma contínua, la erosión fluvial contrarresta al efecto del levantamiento tectónico; a partir de esto propuso que la erosión de los ríos es independiente del tiempo, condición que denominó “equilibrio dinámico”.

Actualmente, los científicos consideran que existen dos escenarios en la manera como los ríos erosionan el sistema montañoso. El primero corresponde a zonas de tectónica activa, en las cuales el equilibrio dinámico es plausible. En el segundo se encuentran las zonas de tectónica pasiva, donde están los sistemas montañosos antiguos y los ríos parecen tener un comportamiento parecido al propuesto por Davis.

El interés por los ríos de montaña se incrementó a partir de finales del siglo xx, ya que se ha hecho patente la importancia que tienen éstos con respecto de los cambios en la tectónica y el clima. Los ríos son elementos sensibles del paisaje, que cambian de forma rápida sus tasas de incisión y formas del lecho ante un incremento en la velocidad del levantamiento o ante cambios en las condiciones climáticas.

¿Qué son y dónde se encuentran?

A pesar de que hoy día existen numerosos estudios que se centran en ríos de montaña, no existe hasta el momento una definición consensuada de éstos. Como puntos de acuerdo se considera que son aquellos que discurren por el relieve montañoso donde existen fuertes pendientes en el lecho del río, condición que favorece un encajamiento de los ríos en los materiales geológicos. Otra característica está dada por la frecuente exposición del lecho rocoso; las condiciones físicas que prevalecen en los ríos de montaña se asocian a su vez con dos tipos de procesos: el desprendimiento y la abrasión. El primero es la ruptura de un bloque de roca en la superficie del lecho debido a la presión ejercida por el sedimento que se acumula en las fracturas; por lo tanto, aquellos sitios en los cuales existen numerosas fracturas son superficies donde hay mayor erosión.

El segundo proceso se debe al impacto de clastos y el arrastre de sedimentos sobre la superficie del lecho. Al impactar la roca, el sedimento la fragmenta, los granos así producidos, junto con la carga de sedimento que lleva el río, generan una abrasión en el lecho, lo cual da lugar a la formación de acanaladuras y hoyas, una acción erosiva que a largo plazo causa la exhumación de los materiales geológicos, es decir, que la raíz de las montañas quede expuesta.

La distribución de los ríos de montaña está confinada a la parte media y alta de las zonas montañosas. Y si bien los ríos de montaña tienen mayor extensión y presencia en zonas de orogenias modernas como son las cadenas montañosas de los Andes, los Himalaya y las Montañas Rocallosas, entre otras, también pueden presentarse en montañas antiguas como los Apalaches y el sistema montañoso oriental Australiano.

Mensajeros de los cambios globales

La tectónica y el clima son los principales generadores de cambio en el relieve terrestre. Por un lado, la actividad tectónica genera el levantamiento de grandes cadenas montañosas que, en función de su localización, pueden asociarse con la formación de arcos volcánicos, como ocurre en la región del cinturón de fuego del Pacífico, o levantar sedimentos continentales de más de 8 000 metros sobre el nivel del mar, como es el caso de los Himalaya.

El clima, por otro lado, puede originar glaciaciones; la presencia de glaciares en relieves montañosos modifica de forma drástica la topografía, favorece la erosión, produce gran cantidad de sedimento y reduce, en algunos casos, la altitud de las montañas. Además, las glaciaciones generan el descenso brusco del nivel del mar debido al congelamiento de grandes masas de agua oceánica. El ejemplo más reciente ocurrió en el periodo conocido como el “último máximo glacial”, ocurrido hace 26 000 años, cuando el nivel del mar se encontraba aproximadamente a 120 metros por debajo del nivel actual.

Pero, ¿cuál es el papel que desempeñan los ríos de montaña en todos estos cambios mencionados y por qué es tan importante su estudio para conocer el efecto de la tectónica y el clima en el relieve terrestre? En el caso de las orogenias modernas y en sitios donde existe un rápido levantamiento de la corteza, los ríos de montaña registran los levantamientos y forman escarpes en el lecho, conocidos como knickpoints. Un ejemplo es el de los ríos que cortan las “Tierras Altas” escocesas, en donde después del último máximo glacial, las masas heladas que cubrían más de la mitad de lo que hoy es el Reino Unido, se deshicieron y ocasionaron un rebote “glacioisostático”, es decir, que la corteza, al estar “hundida” por el peso de hielo y fundirse por el incremento en las temperaturas, ocasionó un retorno de la corteza a su posición previa a la ocupación de las masas de hielo. En Escocia el rebote de la corteza superó el incremento del nivel del mar, por lo que los ríos experimentaron un incremento brusco en la pendiente del lecho en su desembocadura y formaron un knickpoint, el cual incrementó la erosión y provocó que dichas formaciones comenzaran a migrar hacia las cabeceras de los ríos. El incremento en la erosión dejó testigos, como la formación de terrazas, esto es, antiguas superficies del lecho fluvial que quedaron abandonadas debido a un mayor encajamiento por parte del río.

Cuando existen cambios en las condiciones climáticas, los ríos de montaña, independientemente de si están en una zona de tectónica activa o pasiva, experimentan cambios en sus tasas de transporte de sedimentos y en la deposición de los materiales que acarrean. Si el clima tiende a ser más lluvioso, la descarga de un río será mayor y los sedimentos transportados se incrementarán, por lo tanto, la erosión aumentará —la datación de los sedimentos es de utilidad entonces para detectar cambios ocurridos por factores climáticos. En el caso de un cambio climático extremo, como las glaciaciones, la forma de los ríos se modifica totalmente; el perfil longitudinal de un río, por el cual fluyó un glaciar, presenta entonces una topografía cóncava en la cabecera que corresponde a la zonda donde hubo una mayor acumulación de hielo.

Conclusiones

Queda claro así cómo los ríos de montaña proveen información sobre el efecto de la tectónica y el clima en el relieve terrestre. Por una parte, poseen lechos rocosos, lo contrario de los ríos de planicie que están compuestos por sedimentos. Sobre los lechos rocosos, el efecto de los levantamientos del terreno generados por la acción de la tectónica da lugar a la formación de escarpes que quedarían ocultos o difuminados en los ríos de planicie. Así, la acción del material acarreado por el flujo de agua favorece la erosión en el lecho fluvial mediante el impacto de los rocas sobre las superficie del lecho, arrancando fragmentos del lecho y provocando la erosión de la masa rocosa que conforma el sistema montañoso.

El clima influye también en el incremento de la erosión mediante el aporte de lluvia. Cuando ésta aumenta, los ríos tienen más agua y pueden transportar mayor cantidad de sedimentos, lo que en los ríos de montaña supone una mayor erosión del lecho fluvial. En general, se puede apreciar que los ríos de montaña son muy susceptibles a los efectos de la tectónica y el clima. Como la acción de estos dos componentes opera de forma conjunta sobre la superficie terrestre, el estudio de los cambios temporales en cualquiera de ellos es relevante para estudios geológicos. Por todo ello, los ríos de montaña son una ventana abierta para el estudio de los grandes cambios planetarios.