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GEOLOGÍA

Ríos de un planeta desierto

Simulaciones matemáticas ayudan a entender cómo fluían los grandes cursos de agua en las llanuras antes de surgir la vegetación terrestre

Paredón rocoso de Serra dos Brejões, observado desde el cerro Pai Inácio, en Chapada Diamantina: ríos primitivos preservados en la roca

Renato Paes de Almeida Paredón rocoso de Serra dos Brejões, observado desde el cerro Pai Inácio, en Chapada Diamantina: ríos primitivos preservados en la rocaRenato Paes de Almeida

Una enorme pared de roca desnuda sobresale en Serra dos Brejões, uno de los más hermosos paisajes serranos del Parque Nacional de Chapada Diamantina, en Bahía. En una franja horizontal de ese paredón, que puede verse en la foto de al lado, un equipo encabezado por el geólogo Renato Paes de Almeida, docente del Instituto de Geociencias de la Universidad de São Paulo (IGc-USP), detectó vestigios de un río caudaloso que había en esa zona hace alrededor de 1.500 millones de años. Ese río posiblemente cruzó un vasto terreno plano que habría allí y sería muy distinto a los grandes ríos de llanura actuales, que tienen canales profundos, son sinuosos y están rodeados de vegetación. En lugar de esas características, ese antiguo río atravesaría tierras desnudas y estaría formado por múltiples canales de poca profundidad, que se entrelazarían continuamente, siendo interrumpidos por anchos bancos de arena (vea la infografía de la página 55).

Paes de Almeida y sus colaboradores usaron un nuevo modelo matemático para reconocer las marcas que el río primitivo dejó en las rocas. Este modelo, propuesto por el grupo de la USP y publicado este año en la revista Geology, permite reconstituir la forma y el comportamiento de ríos que existieron antes de que las plantas crecieran sobre los continentes. “El modelo ayudó a prever las características que esos ríos habrían tenido”, comenta el investigador. “Después del trabajo teórico, salimos al campo a buscar en afloramientos rocosos las estructuras que sugiere el modelo.”

Uno de los lugares visitados fue Serra dos Brejões, un afloramiento serrano muy conocido por los geólogos. Teniendo en mente las nuevas características sugeridas por el modelo, los investigadores pasaron a observar detalles que no habían notados antes.

Los registros de la actividad de ríos de llanura primitivos, tales como los hallados ahora en Bahía, son raros. En la mayoría de los casos, las marcas de los grandes cursos de agua que existieron hace más de 440 millones de años están impresas en rocas que formaron los tramos más escarpados de sus lechos, en regiones montañosas y cercanas a las cabeceras. Segmentos de cursos intermedios, o cercanos a las desembocaduras, sólo empezaron a dejar registros más abundantes luego del surgimiento de ambientes dominados por una vegetación capaz de crecer en tierra firme, compuesta por plantas vasculares. Esyta transformación ocurrió hace aproximadamente 434 millones de años, durante el período geológico Silúrico.

El sinuoso Misisipi, en Estados Unidos...

google earth El sinuoso Misisipi, en Estados Unidos…google earth

Antes, los continentes eran prácticamente desiertos, y las formas de vida macroscópicas se restringían a los océanos. El avance inicial de alfombras de una vegetación similar a los musgos hacia el interior de los continentes pasó a modelar el contorno de los ríos. Posteriormente, con el suelo estabilizado por las raíces de las plantas, los ríos adquirieron orillas más firmes y definidas. Los canales se volvieron más profundos y aumentó el transporte de arena y grava hacia las zonas costeras. En las grandes llanuras de las regiones de clima húmedo, los ríos adquirieron contornos sinuosos (meandros), como el del actual río Misisipi, en Estados Unidos.

El conocimiento referente a las transformaciones por las cuales pasaron los ríos, desde el surgimiento de los musgos, hace alrededor de 460 millones de años, hasta la aparición de los primeros árboles, hace 390 millones de años, ha avanzado mucho durante las últimas décadas. Una de las motivaciones de ello es económica, pues se sabe que los ríos antiguos rodeados de vegetación originaron reservas de petróleo. Pero desde la década de 1970 en adelante, casi nada ha cambiado acerca de lo que se conocía sobre el curso de los ríos de la etapa anterior a la vegetación.

Aún hoy en día, los libros de geología enseñan que, antes de que existiera la vegetación, los ríos habrían sido del tipo trenzado en capas, común en áreas montañosas o en regiones glaciales de terreno escarpado. Esos cursos de agua se habrían parecido a los actuales ríos de Islandia, donde casi no crecen plantas y hay una gran erosión. El agua se escurre desparramada por varios canales, en general de escasa profundidad, que se bifurcan a medida que surgen bancos de arena. “Los ríos de las falda de montañas casi no cambiaron de apariencia desde antes del Silúrico”, explica Paes de Almeida. “Los modelos antiguos anteriores a la vegetación se basaban en ríos pequeños, escarpados y de clima árido. Los investigadores nunca se preguntaron cómo habrían sido esos ríos en los trechos alejados de las montañas ni tampoco los de llanuras, en las cuales llovía tanto como en la Amazonia actual.”

Paes de Almeida y sus colaboradores desarrollaron su modelo matemático modificando otro, propuesto en los años 1990 por el físico y geólogo Chris Paola, de la Universidad de Minnesota, en Estados Unidos. En el modelo de Paes de Almeida, la ecuación indica la cantidad de arena y lodo que un río sin vegetación depositaría en un determinado tramo de su curso, desde las áreas cercanas a la cabecera, en la falda de una montaña, hasta las más alejadas, en el interior de una llanura.

...y un río trenzado en el glaciar Vatnajökull, en Islandia

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Con base en las soluciones de esta ecuación, Paes de Almeida arribó a la conclusión de que los ríos sin vegetación serían como los entrelazados únicamente en los tramos más escarpados. Esos ríos se originarían al pie de las montañas con una amplia red de canales playos y cruzados, donde la corriente aún tendría fuerza suficiente como para transportar arena gruesa y gravas. Pero perderían rápidamente la capacidad de transportar sedimentos pesados a medida que se adentrasen en zonas con menor declive. “En esos tramos, los ríos dejarían de ser trenzados típicos”, dice Paes de Almeida. “Tendrían menos canales, relativamente más anchos, hondos y sinuosos, porque transportarían y depositarían únicamente arena fina y lodo.”

El modelo también explica por qué son raros los registros de cursos intermedio de ríos de llanura anteriores al Silúrico. Como esos ríos depositaban pocos sedimentos en las áreas planas más alejadas, prácticamente se encuentran sólo las marcas dejadas por los tramos iniciales de su trayecto, donde la acumulación de arena y otros sedimentos era mayor.

Esta hipótesis plantea ideas importantes que pueden ayudar a entender mejor la evolución de los ecosistemas en la Tierra. Si el modelo estuviera correcto, el flujo de sedimento desde las montañas hacia el mar habría sido mucho menor antes del Silúrico de lo que lo es actualmente. Una de las consecuencias de ello es que las playas del planeta deberían ser entonces de una arena más fina, lo que podría afectar la vida de animales y plantas en la zona de reventazón. Otra indica que el agua del mar cerca del litoral habría sido menos turbia y permitiría que la luz del Sol, esencial para la mayor parte de la vida marina, llegara a profundidades mayores que las actuales.

Paes de Almeida y los geólogos André Marconato, de la USP, Bernardo Tavares Freitas, de la Universidad de Campinas (Unicamp), y Bruno Boito Turra, del Servicio Geológico de Brasil, visitaron los afloramientos de la formación Tombador, en Chapada Diamantina, en busca de vestigios del lecho medio de un río de llanura de antes del Silúrico. La región está llena de cañones escarpados, en los cuales se pueden ver depósitos de diferentes trayectos de ríos que existieron hace entre 1.600 y 1.000 millones de años y que pertenecieron a una misma cuenca sedimentaria.

Rios primitivos_245Los geólogos midieron las estructuras impresas en las rocas, sacaron fotos en alta resolución e hicieron dibujos minuciosos de los afloramientos. Al examinar las texturas y las formas de esas estructuras, dedujeron cómo eran los canales y los bancos de arena. También infirieron hacia dónde fluía el agua y la cantidad de sedimentos transportados. “No es intuitivo”, dice Paes de Almeida. “Con base en los cortes verticales, tuvimos que interpretar una estructura en tres dimensiones.”

Sujeto con cuerdas de rapel, Bernardo Freitas descendió por escarpas de la zona de Serra dos Brejões y detectó allí el lecho de un río que se asemeja mucho a lo previsto por el modelo de Paes de Almeida para los ríos de llanura anteriores al Silúrico. Una franja horizontal de casi 100 metros de ancho por 15 metros de altura preservó la forma de los canales trenzados entre bancos de arena y de las capas de lodo depositadas en las orillas durante las inundaciones de la planicie.

El modelo de Paes de Almeida sugiere que los ríos de llanura que existían antes de que surgiera la vegetación terrestre serían más parecidos a tramos del Irawadi, que atraviesa las planicies de Myanmar, en el Sudeste Asiático. “La verdad es que no existe un análogo actual a los ríos anteriores a la vegetación”, afirma.

El modelo de Paes de Almeida y sus colaboradores prevé también que esos ríos, después de atravesar un buen trayecto de llanura, ya cerca del mar, transportarían únicamente partículas de lodo en suspensión muy finas. En esas regiones, esos ríos podrían adquirir un aspecto más serpenteante. Recientemente, el geólogo Maurício Martinho dos Santos, exalumno de doctorado de Paes de Almeida y actualmente en una pasantía posdoctoral en el Instituto de Geociencias y Ciencias Exactas de la Universidade Estadual Paulista (Unesp) de Rio Claro, detectó una rara existencia de sedimentos finos depositados por un rio serpenteante anterior al Cámbrico, hace más de 540 millones de años, en un afloramiento de Escocia. Este descubrimiento, realizado en colaboración con Geraint Owen, de la Universidad de Swansea, en el Reino Unido, salió publicado en enero en la revista Precambrian Research. “Los ríos serpenteantes hoy en día son la regla, pero en ese entonces eran la excepción”, dice Paes de Almeida.

“Ésta es una hipótesis interesante, que habrá que poner a prueba en otras cuencas sedimentarias”, dice el geólogo Mario Luis Assine, docente de la Unesp de Rio Claro y experto en sistemas fluviales antiguos y actuales. “El modelo de Paes de Almeida y sus colaboradores plantea una explicación acerca de por qué los ríos serpenteantes eran raros antes del Silúrico. Existe la posibilidad de que hayan existido en mayor cantidad y que no los hayamos identificado correctamente aún”, comenta Assine. Y añade: “No vemos los ríos. Vemos solamente sus depósitos sedimentarios y efectuamos interpretaciones con base en ellos”.

Proyecto
Arquitectura sedimentaria de sistemas aluviales anteriores a la vegetación de la formación Tombador (Mesoproterozoico), Chapada Diamantina, Bahía (nº 2011/50280-4); Modalidad Ayuda a la Investigación – Regular; Investigador responsable Renato Paes de Almeida (IGc-USP); Inversión R$ 166.964,99.

Artículo científico
ALMEIDA, R. P. et al. The ancestors of meandering rivers. Geology. v. 44 (3), p 203-6. mar. 2016.

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