Los tamaños de los valles del Himalaya están controlados por la elevación rocosa impulsada por la tectónica, como demuestra un estudio.

4 de septiembre de 2023 característica

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por Hannah Bird, Phys.org

Los océanos son el destino final de los productos de la erosión de la tierra y su transporte a través de los ríos, con solo los del Himalaya moviendo mil millones de toneladas de sedimento cada año. Para comprender la dinámica de almacenamiento de los sistemas de valles montañosos, es importante determinar la distribución espacial de los ríos, sus volúmenes y su duración en escalas temporales estacionales y a largo plazo. Esto es especialmente cierto dado que los procesos de erosión ensanchan los valles y, por lo tanto, amplían la distribución espacial de los flujos de sedimentos hacia los océanos.

Nueva investigación publicada en Nature Geoscience tuvo como objetivo determinar los controles sobre los cambios en la forma de los valles del Himalaya y cómo esto afecta el almacenamiento de sedimentos. La Dra. Fiona Clubb, de la Universidad de Durham, Reino Unido, y sus colegas utilizaron software automatizado para tomar 1.5 millones de mediciones en los pisos de los valles en el Himalaya para monitorear los cambios de anchura.

Sus resultados indican que la pendiente del canal del río es el factor dominante en el ancho del piso del valle y es una estimación de la elevación de la roca, con una mayor elevación equivalente a un piso de valle de montaña más estrecho. Sin embargo, el período de tiempo durante el cual esto tiene el mayor impacto es en escalas geológicas impulsadas por la tectónica, más que por la acción erosiva de los ríos. Por lo tanto, el ensanchamiento del valle ocurre principalmente en pisos de valle poco profundos a través de la deposición de sedimentos, en lugar de la erosión lateral de la roca madre circundante.

A partir de las miles de mediciones realizadas, los resultados de la Dra. Clubb y sus colegas indican que los valles más anchos ocurren a altitudes inferiores a 1,000 m, en el sur de la región cerca del mar, y superiores a 4,000 m, como resultado de la actividad glaciar pasada que ha erosionado las montañas.

El modelo del equipo de investigación de dos estados límites de alta y baja capacidad de transporte de sedimentos tenía en común tasas altas de elevación de rocas que aumentan las pendientes del canal y, por lo tanto, la velocidad del agua del río que fluye a través del área. En consecuencia, la acción erosiva del flujo de agua más poderoso incisaría la roca madre subyacente y estrecharía el piso del valle. Una advertencia importante es que las altas tasas de elevación también pueden causar inestabilidad local que lleva a deslizamientos de tierra que pueden bloquear los canales de los ríos y causar la deposición de sedimentos aguas arriba en el valle, ampliándolo así.

La composición de la roca madre también es un factor clave investigado, especialmente para el escenario de alta capacidad de transporte, donde ciertas litologías de roca (como el granito derivado del magma y su forma metamórfica de alto grado de gneis, producida bajo temperaturas y presiones extremas) pueden ser más difíciles de erosionar y, por lo tanto, inciden para estrechar el piso del valle, además de influir en la probabilidad de deslizamientos de tierra.

Las áreas con fallas significativas o propensas a actividad sísmica también pueden ser susceptibles a mayores tasas de erosión y ampliación lateral del valle. Sin embargo, en este conjunto de datos en particular, hay poca variación en el ancho del valle en relación con la distancia a una falla, lo que sugiere que la erosión debido a las fallas no es significativa en los Himalayas para el ensanchamiento de los valles.

A pesar del aumento esperado en la incisión del canal con mayores velocidades de agua en los ríos según modelos anteriores, el equipo del Dr. Clubb encontró que esta correlación era débil en la cordillera del Himalaya. También encontraron una correlación negativa entre la velocidad del agua y la pendiente del canal, de manera consistente, independientemente de la litología de la roca madre.

Además, las tasas más bajas de elevación de rocas (0.1-0.2 mm/año) corresponden a los valles más anchos y a la menor pendiente del canal, mientras que las altas tasas de exhumación superior a 2 mm/año están relacionadas con pisos de valle estrechos con canales empinados, que el equipo sugiere que están controlados en gran medida por la actividad tectónica.

Probando la elevación, la pendiente del canal, la velocidad del agua, la litología de la roca madre y la distancia desde la falla más cercana en los Himalayas, la pendiente del canal se determinó como el factor más impactante y la litología de la roca madre como el menos importante. La elevación, la velocidad del agua y la distancia de la falla tienen impactos similares en el ancho del piso del valle, con la elevación ligeramente por delante de los otros dos factores.

Therefore, high rock uplift rates (reflected by channel steepness) increase the transport capacity of rivers, with the entrained sediment eroding bedrock during peak water flows and incising to narrow the valley floor. Regions of high uplift thus fall into the low transport capacity end member of the model, while slower-uplifting regions are the high-capacity state. For the largest valleys in the Himalayan mountain range, valley fills are suggested to have residence times exceeding 100,000 years before being removed from the system.

This work also considers the effect of human influence on valley systems, such as the building of dams, which can increase valley width upstream, as well as landslides. However, the research team found that tectonic activity still had a greater influence on upstream valley widening than either of these factors.

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