Efectos climáticos y tectónicos en la formación de abanicos aluviales

Las ocho superficies aluviales a lo largo de la margen oeste de la Sierra El Mayor contienen típicamente una delgada capa (1-4 m de espesor) de sedimentos aluviales depositados en una superficie biselada sobre sedimentos más antiguos de la cuenca. Cerca del frente montañoso las superficies aluviales pueden convertirse en superficies de pedimentos angostos esculpidos en el basamento cristalino. La formación de cada superficie aluvial se interpreta como el resultado de la combinación de los siguientes 3 procesos principales: (1) incisión vertical a lo largo de los cauces en las cuencas de drenaje principales en la Sierra, (2) erosión lateral para formar las amplias plataformas en bisel, y (3) depositación de la sobre-capa de gravas. Por lo tanto, se infiere que las superficies aluviales en Laguna Salada debieron haberse formado mediante la combinación de levantamiento tectónico y variaciones climáticas.

Las abundantes facetas triangulares y los cañones en forma de ranura que se encuentran adyacentes a las rupturas más recientes sugieren que la incisión vertical es controlada significativamente por desplazamientos de falla episódicos a través del sistema Laguna Salada-Cañada David. Las superficies aluviales más antiguas que Q3 no son muy

comunes en el bloque de techo del arreglo de escarpes de falla, lo cual sugiere que el abandono de los abanicos aluviales está controlado por cambios en el nivel base producidos por el desplazamiento a través de las fallas maestras que bordean las Sierras. La cartografía a detalle de las secuencias de rupturas superficiales muestra que el fallamiento fue altamente asíncrono a lo largo de toda la longitud del frente montañoso. Por tanto, si el abandono de las superficies de los abanicos aluviales fue propiciado por cambios en el nivel base relacionados con fallamiento, es de esperarse que las superficies aluviales fuesen asíncronas y no-correlacionables a lo largo del frente montañoso. Sin embargo, como se describió previamente, todas las superficies de los abanicos aluviales están definidas por un

singular patrón de características geomorfológicas, lo cual sugiere que cada una se formó al mismo tiempo a lo largo de toda la margen oeste del frente montañoso (Spelz et al., in press). Por lo tanto, se infiere que las variaciones climáticas fueron en gran medida las responsables de llevar al sistema aluvial a cruzar los umbrales geomórficos que controlaron la formación de los abanicos (Spelz et al., in press).

Las edades de exposición 10Be de las dos superficies aluviales fechadas (Q7 y Q4)

en el oeste de la Sierra El Mayor muestran un patrón que es consistente con la terminación de eventos de agradación aluvial controlados por el clima (Fig. 42). Dado que las edades de exposición 10_{Be definen cuatro superficies aluviales principales a lo largo de un periodo de}

200 ka, es probable que la formación de los abanicos aluviales en Laguna Salada esté modulada por cambios climáticos que influencian la hidrología regional en escalas de tiempo de Milankovitch. Como se muestra en la Figura 42, las edades de exposición 10Be de las superficies Q4 y Q7 coinciden bien con la Etapa 2 y el más reciente estadio de la

Etapa 7, respectivamente. Estas etapas se derivan de la curva de δ18_{O definida por}

Martinson et al. (1987).

Numerosos autores han propuesto diversos modelos de proceso-respuesta para la formación de abanicos aluviales en ambientes desérticos (ver discusión de Blum y Törnqvist, 2000). Contrastantemente, algunos investigadores proponen que la formación de los abanicos aluviales está asociada con un incremento relativo de la aridez (e.g., Bull, 1977; 1991; 2000; Wells et al., 1987; 1990), mientras que otros plantean que la formación de los abanicos aluviales ocurre con el incremento relativo de la precipitación pluvial (e.g., Dorn et al., 1987; Harvey et al., 1999a; 1999b; Ponti, 1985). Siguiendo la nomenclatura de Spelz et al. (in press), se hará referencia a estos dos modelos de formación de abanicos aluviales en zonas desérticas como el modelo árido y el modelo húmedo, respectivamente. En ambos modelos, las variaciones climáticas, controladas por ciclos orbitales en escalas de tiempo de Milankovitch, son descritas con referencia a los cambios que ocurren en el hemisferio norte y en latitudes Mediterráneas.

El modelo árido de formación de abanicos aluviales es ampliamente aceptado y fue desarrollado en gran medida por Bull (1979; 1991; 2000). Bull (1979; 1991; 2000) propuso que la formación de los abanicos aluviales en el suroeste de Norte América coincide con la

Figura 42. Las edades de exposición 10Be (puntos negros con barras de error) de las superficies aluviales a lo largo de la margen

oeste de la Sierra El Mayor son graficadas contra el registro normalizado de δ18_{O, el cual ha sido modificado de Martinson et al.}

(1987). La curva de δ18_{O es un proxy de paleo-termometría en donde las bajas temperaturas están indicadas por los números}

negativos. Los segmentos gruesos en negro a lo largo de la curva de δ18_{O representan el rango de tiempo de la formación de la}

secuencia regional de abanicos aluviales en los desiertos del suroeste de los Estados Unidos, compilado a partir de múltiples edades reportadas en la literatura (ver Apéndice B). La nomenclatura de los abanicos aluviales en la secuencia regional (e.g., Bull, 1991, 2007) y el rango de tiempo del evento correspondiente de agradación se reportan entre paréntesis. Afuera del paréntesis se especifica la nomenclatura del depósito y superficie aluvial en la secuencia de abanicos en Laguna Salada con el que más probablemente se correlaciona (ver texto para detalles). Tomado de Spelz et al. (in press).

transición de los ciclos glaciales a interglaciales cuando la reducción en la precipitación pluvial anual y el incremento de las temperaturas llevan a la reducción de la humedad en el sustrato y la densidad de la vegetación, tal y como ha sido documentado por Van Devender (1977). Estas condiciones reducen las tasas de infiltración y exponen al sustrato a la erosión por efecto del impacto y la salpicadura de las gotas de lluvia, lo cual en última instancia incrementa el aporte de sedimentos y dispara la acumulación de material en el piso de los valles. El evento de agradación es susceptible de continuar hasta que el sistema cruza un umbral de depositación-erosión y la concentración de sedimentos disminuye ya sea por la remoción del aluvión de las pendientes y/o por la estabilización del aluvión en las pendientes debido a una mayor cobertura de vegetación (e.g., Bull, 1979; 2000). En este punto el sistema geomórfico se convierte en un sistema limitado por el transporte, y las redes fluviales comenzarán a cortar a través de la superficie aluvial desarrollando una plataforma de erosión sobre la cual se depositará el siguiente abanico en la secuencia telescópica (i.e., aquella donde la secuencia de abanicos más jóvenes se encuentra depositada a lo largo de cauces que cortan a la secuencia de abanicos más antiguos, tal y como se observa en Laguna Salada). Por lo tanto, los sedimentos aluviales deberán tener edades interglaciales/interestadiales y sus superficies aluviales abandonadas podrán formarse en cualquier momento después que el umbral de depositación-erosión sea cruzado. Sin embargo, la edad de la superficie aluvial abandonada no debe exceder la edad del inicio del siguiente periodo glacial/estadial cuando la precipitación pluvial se incrementa dramáticamente. De acuerdo con este modelo los ciclos alternados de erosión y depositación de abanicos aluviales tienen lugar a lo largo de periodos de tiempo relativamente amplios que corresponden con los ciclos glaciales e interglaciales respectivamente (Spelz et al., 2008).

Un modelo alternativo de formación de abanicos aluviales durante condiciones húmedas fue propuesto por Harvey et al. (1999a; 1999b), quien interpretó que la acumulación de secuencias aluviales, tanto apiladas como telescópicas, coinciden con condiciones de mayor humedad relativa asociadas con ciclos glaciales/estadiales. Harvey et al. (1999a) demostró que la actividad geomórfica disminuye significativamente durante los periodos interglaciales más áridos y que está restringida únicamente a la incisión menor de

la cabeza o ápice de los abanicos aluviales. Bajo este escenario se puede inferir que la formación de una secuencia telescópica de abanicos aluviales requeriría que tanto la erosión lateral como la depositación hubieran ocurrido durante los ciclos climáticos de mayor humedad cuando la actividad geomórfica era alta. Por lo tanto, los umbrales geomórficos que controlan la erosión y la depositación en el sistema deben ser cruzados a una frecuencia muy alta, probablemente con cada evento importante de tormenta (Spelz et al., 2008). Estos autores propusieron que en este modelo, el cese de la depositación debe coincidir con el regreso a condiciones de mayor aridez asociadas con los ciclos interglaciales. De esta manera el tiempo de los eventos de la formación de los abanicos aluviales es controlado por variaciones climáticas importantes las cuales, al igual que en el modelo árido, deben ocurrir en escalas de tiempo de Milankovitch (Spelz et al., 2008).

Como fue discutido por Spelz et al. (2008), los dos modelos de formación de abanicos aluviales parecen ser a simple vista mutuamente excluyentes, pero de hecho pueden ser igualmente validos en diferentes ambientes desérticos. Por ejemplo, el modelo árido de formación de abanicos aluviales probablemente describe mejor la dinámica sedimentaria en los desiertos semiáridos que experimentan grandes cambios de vegetación durante los ciclos glaciales (Spelz et al., 2008). Este es el caso de grandes porciones del desierto Mojave, en el suroeste de los Estados Unidos, localizadas por encima de los 500 m de elevación. Estas áreas fueron cubiertas predominantemente por bosques de pinaceas y coniferas (e.g., Van Devender, 1977), los cuales habrían reducido significativamente el aporte de sedimento de las laderas de las colinas y controlado los umbrales geomórficos a lo largo de toda la duración de los ciclos glaciales. En contraste, el modelo húmedo de formación de abanicos aluviales podría describir mejor la dinámica en desiertos de extrema aridez (Spelz et al., 2008). Si el clima cambia únicamente de condiciones superáridas a condiciones áridas durante los ciclos intergalciales y glaciales, la combinación de vegetación escasa y la baja precipitación pluvial ocasionará que los sistemas geomórficos tengan persistentemente una baja energía en comparación con el aporte de sedimento. Como mostró Van Devender (1977), las porciones del desierto Mojave localizadas por debajo de los 500 m de elevación nunca lograron desarrollar una cubierta significativa de vegetación, ni siquiera aún durante las condiciones pluviales de mayor humedad. Un

sistema geomórfico de esta naturaleza, limitado fuertemente por el transporte, requeriría de condiciones más húmedas con mayores escurrimientos para conducir la progradación de los abanicos aluviales más allá del frente montañoso y hacia la cuenca (Spelz et al., 2008).

Laguna Salada es una cuenca de extensión situada por debajo del nivel medio del mar y con un clima clasificado como superárido (ver sección I.4.5). El abanico aluvial mejor datado es Q4, cuya superficie fue abandonada inmediatamente después del último

máximo glacial. Este tiempo muy probablemente coincide con un decremento de la actividad geomórfica asociada con la migración hacia el norte de la corriente de chorro polar y un incremento de aridez (Harvey et al., 1999b). Por lo tanto, Spelz et al. (2008) propusieron que los depósitos de abanico aluvial Q4 se formaron muy probablemente en

respuesta a los procesos geomórficos que operan bajo el modelo húmedo anteriormente descrito. Por su parte, la edad de la superficie aluvial Q7 coincide con el último estadio de

la Etapa 7 en la curva de δ18_{O (Spelz et al., 2008; Fig. 42). Es posible que este abanico}

aluvial también se haya formado durante condiciones relativamente más húmedas y frías que pudieron haber acompañado al breve ciclo estadial. Sin embargo, como explicaron Spelz et al. (2008), la edad tiene grandes barras de incertidumbre y es posible que los depósitos aluviales Q7 se hayan formado de acuerdo al modelo árido de formación de

abanicos aluviales.