Tasas de erosión a escala geológica (tecnologías Isotópicas)
Fuente: Colaje Imágenes Google
En un post anterior hablamos precisamente de megaedafología histórica, si bien para escalas temporales que nos conducían hasta el origen de los continentes (Expansión de la edafosfera/litosfera (Una Nueva Hipótesis y Megaedafología Histórica). Continuemos avanzando con vistas a proseguir narrando los progresos que se vienen realizando a cerca de este concepto, es decir la megaedafología histórica. Hoy os mostráramos como los progresos instrumentales de la geoquímica isotópica abren nuevos caminos con vistas a entender los procesos de erosión a escalas temporales que nos retrotraen milenios o cientos de milenios. Hablamos pues de la denominada Denudación continental (erosión transporte y sedimentación a escala geológica). Con toda sinceridad, cuando yo realizaba estudios de campo, los análisis geoisotópicos estaban aún en sus albores (yo tan solo pude “tantear” el paleomagnetismo) siendo exclusivamente asequibles a equipos de investigación muy bien dotados financieramente. Desde entonces se han ido aplicando nuevos isótopos, y el instrumental es algo menos oneroso. Hoy os muestro una noticia procedente de los Andes argentinos que hace uso de ellos con vistas a: “documentar la cantidad de tiempo que el material reside en las laderas de las colinas en la Cordillera de los Andes en relación con la tasa general de erosión de la cuenca del río (….) explorar los desequilibrios de la tasa de erosión desde el Holoceno hasta las últimas escalas de tiempo del Pleistoceno y son una nueva vía en la investigación de procesos superficiales”. La nota de prensa me resultó bastante confusa (ver abajo) por lo que acudí a la traducción de los puntos clave del artículo original. Afortunadamente estos eran más claros y precisos, sugiriendo el valor de estas aproximaciones con vistas a entender los procesos de erosión desde el final del Pleistoceno y el Holoceno.
Si estas técnicas u otras semejantes pueden llegar a analizar eventos acaecidos hace centenares o miles millones de años, podrían ofrecernos pistas muy valiosas acerca de cómo y cuándo los continentes liberaron más o menos nutrientes al océano. Como vimos en el post previamente enlazado acerca de la expansión de le edafosfera, si esta última crece desde los albores de los continentes, la cantidad de nutrientes que recibe la hidrosfera debería ir incrementándose también, cambiando la composición química de los océanos y como corolario afectando a todo el sistema climático.
Así pues, los análisis geoisotópicos, como veréis, pueden ayudar a aportar valiosa información en estas materias. Personalmente no puedo llevar a cabo un análisis crítico del estudio por cuanto soy un profano en estos menesteres. Ojalá pronto todo esta tecnología se encuentre al alcance de la mayoría de los expertos, ya que parecen resultar extremadamente útiles con vistas a entender el pasado de los suelos, su erosión y los procesos superficiales terrestres en general.
PD. Deben estar ya introduciendo la puñetera IA en los buscadores que no deberían tenerla, por cuanto me aparecían traducciones con gazapos del tipo: En lugar de talud esta tonta inteligencia” lo traducía como “astrágalo”, precisamente el hueso que me ha dado más quebraderos de cabeza durante mi vida. Y había más, pero dejémoslo aquí.
Juan José Ibáñez
Continúa………….
Historia de la Tierra y de los Suelos,
Isótopos raros ayudan a descubrir misterios en los Andes argentinos
por Staff Writers; Syracuse NY (SPX) 15 de marzo de 2023
Cada segundo, la Tierra es bombardeada por grandes cantidades de rayos cósmicos, partículas subatómicas invisibles que se originan en cosas como el sol y las explosiones de supernovas. Estos rayos cósmicos de alta energía y muy transitados chocan con los átomos cuando entran en la atmósfera de la Tierra y desencadenan cascadas de rayos cósmicos secundarios. Cuando los rayos cósmicos secundarios penetran los metros superiores de la superficie de la Tierra, convierten elementos en minerales, como el oxígeno, en radioisótopos raros (o «radionucleidos cosmogénicos») incluyendo berilio-10 (Be-10) y carbono-14 (C-14). Los científicos pueden estudiar las variaciones en las concentraciones de estos nucleidos cosmogénicos para estimar cuánto tiempo han estado expuestas las rocas en la superficie de la Tierra. Esto a su vez permite a los investigadores obtener una mejor comprensión de los procesos planetarios, como las tasas de erosión, de nada más que un kilogramo de arena de río.
Gregory Hoke, profesor Jessie Page Heroy y jefe del departamento de Ciencias de la Tierra y del medio ambiente en la Facultad de Artes y Ciencias de la Universidad de Syracuse, J.R. Slosson, investigador postdoctoral en UMass Amherst que recibió un Ph.D. de la Universidad de Syracuse, y Nat Lifton, profesor asociado de Ciencias de la Tierra, atmosféricas y planetarias en la Universidad de Purdue, recientemente coautor de un estudio publicado en Geophysical Research Letters que analiza radionucleidos cosmogénicos en muestras de la Andes argentinos.
El objetivo del proyecto era documentar la cantidad de tiempo que el material reside en las laderas de las colinas en la Cordillera de los Andes en relación con la tasa general de erosión de la cuenca del río. Esta información es fundamental para ayudar a los científicos a identificar los riesgos de deslizamientos de tierra y comprender cómo el cambio climático afectará la dinámica del transporte de materiales en las laderas de las colinas a medida que las regiones se vuelven más húmedas o secas.
Historia escrita en la arena
Para determinar las tasas de erosión, el equipo obtuvo muestras de arena de río recolectadas al pie del flanco oriental de la Cordillera de los Andes en las provincias de Mendoza y San Juan, ubicadas en el centro-oeste de Argentina. La arena del río debe ser una muestra representativa y bien mezclada de toda la cuenca (o área de escorrentía) aguas arriba de donde se recolectó la muestra. En el laboratorio de Hoke en la Universidad de Syracuse, la arena fue tratada para aislar el cuarzo puro de los otros minerales presentes en la muestra. Los investigadores usan cuarzo puro porque es una fuente óptima para Be-10 y C-14. Las divisiones de cuarzo puro se enviaron a la Universidad de Buffalo y al laboratorio de Lifton, donde se extrajeron berilio y carbono, respectivamente. Las mediciones posteriores de C-14 se realizaron en el Laboratorio PRIME de la Universidad de Purdue y Be-10 se analizó en el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore para determinar las concentraciones de cada radionúclido.
Un cuento de talud
Los picos no volcánicos más altos de los Andes se encuentran entre Santiago, Chile y Mendoza, Argentina. Las cuencas fluviales que drenan los altos Andes abarcan 5.000 m (16.500 pies) de elevación y sus laderas están bordeadas de acumulaciones de escombros rocosos conocidos como talud y pedregal.
Debido a que Be-10 y C-14 se producen proporcionalmente pero se descomponen a velocidades muy diferentes, las concentraciones de radionucleidos cosmogénicos dentro de una muestra revelan la velocidad a la que se producen sedimentos a partir de superficies de roca desnuda (Be-10) y el tiempo que lleva viajar por las laderas de las colinas a través de deslizamientos de tierra (C-14). A medida que el sedimento se moviliza y se entierra a través del deslizamiento del país, la tasa de producción de ambos isótopos disminuye, pero debido a que el C-14 se descompone 1.000 veces más rápido que el Be-10, su proporcionalidad cambia rápidamente. Este cambio proporcional permitió a los autores aplicar un modelo estadístico para determinar la duración promedio del tiempo que tarda el material en viajar por las laderas del Talud (talud).
EES professor Gregory Hoke co-authored a study investigating how long material resides on hillslopes in the Andes Mountains.
Según el autor Gregory Hoke, este es uno de los primeros estudios en utilizar la combinación de Be-10 y C-14 para mostrar la tasa promedio a largo plazo de generación de sedimentos y el tiempo y el proceso que lleva moverse hacia y a través de los ríos, dando una imagen más amplia de los factores involucrados.
«Anteriormente, nos hemos basado casi exclusivamente en Be-10 y mediciones de concentración de sedimentos realizadas en estaciones de medidores de ríos para estimar las tasas promedio de erosión«, señala Hoke. «Lo que nos atrajo a estudiar estas cuencas con C-14 fue el acuerdo de los datos de calibre y Be-10. Esperábamos ver que los dos isótopos y los datos de medición arrojaran las mismas tasas y demostraran que la erosión de las montañas estaba ocurriendo en un estado estable».
Si bien la concentración de Be-10 regresó como se anticipó durante la larga escala de tiempo, encontraron que C-14 era mucho más bajo de lo previsto, lo que significa que los sedimentos erosionados de las cuencas hidrográficas de alta montaña estaban protegidos de los rayos cósmicos durante al menos 7 a 15 mil años. Los autores explican que el almacenamiento temporal en taludes del talud (talud) explica mejor la menor concentración de C-14 en relación con Be-10.
«Este estudio muestra que es posible llenar un vacío importante en la escala de tiempo de observación utilizando el par C-14 / Be-10 que da vida a lo que realmente sucede en las laderas«, dice Hoke.
Con el riesgo que los deslizamientos de tierra representan para los humanos y la infraestructura, J.R. Slosson dice que sus resultados indican que C-14 puede ser significativo para desentrañar la dinámica de transporte de sedimentos en el futuro, y potencialmente ayudar a predecir dónde podrían ocurrir futuros deslizamientos de tierra. Explica: «La utilización de C-14 junto con Be-10 proporciona una nueva ventana a la complejidad del transporte de sedimentos en entornos montañosos y puede proporcionar un telón de fondo para evaluar los cambios contemporáneos en los procesos de la superficie de la tierra«.
Informe de investigación: Non-Steady-State 14C-10Be and Transient Hillslope Dynamics in Steep High Mountain Catchments
Enlaces relacionados Universidad
Artículo Original
14C-10Be en estado no estacionario y dinámica transitoria de laderas en cuencas empinadas de alta montaña John R. Slosson, Gregory D. Hoke, Nathaniel Lifton Primera publicación: 14 de diciembre de 2022. https://doi.org/10.1029/2022GL100365
Abstracto Los nucleidos cosmogénicos emparejados in situ 14C y 10Be presentan una oportunidad para explorar los desequilibrios de la tasa de erosión desde el Holoceno hasta las últimas escalas de tiempo del Pleistoceno y son una nueva vía en la investigación de procesos superficiales. En este estudio se comparan las concentraciones de 14C y 10Be en cuarzo de arena de río recolectada en las desembocaduras de cinco cuencas montañosas en los Andes argentinos. El caudal del río y las tasas de erosión derivadas del 10Be concuerdan bien; sin embargo, las concentraciones de 14C son aproximadamente de 2,7 a 4 veces más bajas de lo esperado en relación con el 10Be bajo erosión en estado estacionario. Las proporciones bajas de 14C a 10Be implican que el sedimento erosionado de las altas montañas estuvo protegido durante al menos 7 a 15 ka. Los avances neoglaciales y el almacenamiento en terrazas pueden explicar algunas de las concentraciones reducidas de 14C, pero son insuficientes por sí solos. El almacenamiento transitorio en taludes dinámicos en la topografía empinada de los Altos Andes proporciona la mejor explicación para las concentraciones de 14C observadas.
Puntos clave
Se midieron concentraciones de 14C y 10Be en cuarzo de arena de río en las desembocaduras de cuencas montañosas en los Altos Andes argentinos Las tasas de erosión promedio de la cuenca calculadas a partir de 10Be están en buen acuerdo con los flujos de sedimentos modernos de los medidores de flujo Las bajas concentraciones de 14C en relación con 10Be implican una protección de sedimentos durante el transporte en taludes altamente dinámicos
Resumen en lenguaje sencillo
Los nucleidos producidos en minerales superficiales por el bombardeo de rayos cósmicos (núclidos cosmogénicos in situ) han revolucionado nuestra capacidad para estimar la rapidez con la que se erosiona la cuenca de un río. La concentración de 10Be cosmogénico en el cuarzo de la arena del río proporciona una estimación promediada en el tiempo y en el espacio de la tasa de erosión a lo largo de la cuenca de un río. Estas tasas de erosión derivadas del 10Be asumen que la producción de 10Be ocurre predominantemente en las laderas y que la producción subsiguiente de 10Be adicional durante el transporte es insignificante. Probamos esta suposición en 5 cuencas montañosas en los Andes argentinos emparejando 14C y 10Be cosmogénicos in situ, aprovechando la vida media 250 veces más corta del 14C en relación con la del 10Be para explorar si las concentraciones de ambos nucleidos reflejan la erosión en estado estacionario. Las tasas de erosión estimadas a partir de los sedimentos modernos concuerdan con las tasas de erosión derivadas del 10Be, pero las concentraciones de 14C in situ son mucho más bajas de lo esperado. Esto indica que los sedimentos erosionados de las cuencas hidrográficas de alta montaña estuvieron protegidos de los rayos cósmicos durante al menos 7 a 15 mil años. El entierro por hielo glacial o sedimentos de terrazas fluviales no puede explicar completamente las concentraciones de 14C observadas. El almacenamiento temporal en taludes dinámicos en los Altos Andes explica mejor las mediciones de 14C y presenta una nueva y emocionante vía para la investigación del proceso de la superficie terrestre.