Movimientos en masa en las sierras de Bravard y Curamalal, Sierras Australes de la Provincia de Buenos Aires

Abstract

Los movimientos en masa son procesos geomorfológicos que consisten en el desplazamiento de materiales de la superficie terrestre por acción de la gravedad. Estos materiales pueden ser masas de roca, detritos o tierra, con cantidades variables de agua o hielo. En las sierras de Bravard y Curamalal, ubicadas en el suroeste de la Provincia de Buenos Aires, Argentina, estos movimientos se desarrollan en diferentes contextos geomorfológicos del ambiente serrano y pedemontano, bajo condiciones de clima húmedo. Aunque en otras regiones del mundo e incluso en otras partes de Argentina se conoce bastante sobre el papel que juegan los movimientos en masa desde el punto de vista geomorfológico, dicho conocimiento en las sierras mencionadas es muy escaso, especialmente si se lo compara con otros aspectos geomorfológicos y geológicos de la región. ¿Qué características tienen los depósitos producidos por movimientos en masa en esta zona? ¿Cuándo ocurrieron los movimientos? ¿Pueden volver a ocurrir?, ¿dónde? Al momento, no se había publicado un inventario de movimientos en masa en el ámbito serrano del suroeste bonaerense, que permitiese analizar y cartografiar la susceptibilidad, amenaza o riesgo de estos procesos. Disponer de un inventario es una base imprescindible para afrontar la problemática de los movimientos en masa de manera cuantitativa. ¿Qué características deben tener los materiales para ser susceptibles de movilizarse? ¿Cuáles son los mecanismos preparadores y desencadenantes? Se necesita profundizar en el conocimiento de los factores que propician la ocurrencia de movimientos en masa para conocer mejor las particularidades de estos procesos en el área, y así afrontar más adecuadamente la prevención de posibles consecuencias no deseadas debidas a su actividad. Escasea también la información geoespacial existente sobre variables ambientales (geomorfología, litología, vegetación, etc.), que son de gran interés para el estudio de los movimientos en masa, y que además servirían para otros tipos de estudios. Estas preguntas y problemas identificados en el conocimiento de los movimientos en la zona motivaron la realización del presente trabajo de tesis. El objetivo general es conocer los movimientos en masa del área de estudio y sus mecanismos de formación, así como su contribución al modelado del relieve. Para ello se busca establecer criterios morfológicos que permitan la identificación de los movimientos y su actividad, reconocer, caracterizar y clasificar los movimientos en masa, inventariarlos, analizar cómo se relacionan con los factores preparadores y desencadenantes, y analizar y cartografiar la susceptibilidad de movimientos en masa. Para alcanzar tal objetivo se caracterizó la geomorfología del área en el terreno y por fotointerpretación, se identificaron y cartografiaron unidades con diferentes características geomorfológicas y se reconocieron, caracterizaron e inventariaron a escala 1:5.000 distintos tipos de movimientos en masa en tres subzonas representativas. Se identificaron y analizaron los principales factores preparadores y desencadenantes, por medio de análisis de muestras del terreno en el laboratorio y datos de precipitaciones de estaciones meteorológicas locales y regionales. Mediante la elaboración de un inventario de movimientos en masa y de cartografía temática de distintas variables del terreno que participan en su desarrollo, se hizo un análisis de susceptibilidad de estos procesos. Se reconocieron 22 unidades geomorfológicas, diferenciadas por sus características morfológicas y los procesos predominantes en ellas. Se las agrupó en 6 grandes categorías, de acuerdo a los materiales y procesos involucrados: unidades influenciadas por la estructura geológica, cimas planas y divisorias principales, piedemonte inactivo, unidades aluviales activas, unidades coluviales activas, y cubierta eólica periserrana. En las dos primeras dominan los afloramientos rocosos, mientras que en las demás unidades lo hace el regolito, sea su génesis coluvial, aluvial o eólica. Los afloramientos rocosos corresponden predominantemente a secuencias sedimentarias paleozoicas, principalmente de areniscas cuarzosas, con intercalaciones menores de wackes feldespáticas y pelitas, y diferentes niveles de conglomerados. Estas rocas se encuentran intensamente plegadas y tienen diversos juegos de discontinuidades. También afloran en menor medida el basamento ígneo-metamórfico neoproterozoico-cámbrico, y brechas sedimentarias cretácicas-paleógenas. En el piedemonte y parte del ambiente serrano afloran además calcretas del lapso Plio-Pleistoceno con un grado de cementación variable. Los depósitos no cementados corresponden al lapso Pleistoceno tardío-Holoceno tardío. Se reconocieron 14 tipos de movimientos en masa: caídas y vuelcos de rocas/detritos, caídas y vuelcos de tierra/suelo, flujos de tierra, de barro y de detritos, deslizamientos rotacionales y traslacionales de detritos y de tierra/suelo, deslizamientos planares y en cuña en roca, y reptación de suelo/detritos. Se estableció una serie de criterios y rasgos morfológicos útiles para reconocer los movimientos y su actividad en el terreno o mediante técnicas de teledetección, según sus dimensiones, y se indicó el potencial interpretativo de cada uno de ellos. Se diferenciaron así movimientos jóvenes y movimientos antiguos. Los movimientos más conspicuos son los deslizamientos rotacionales y traslacionales de detritos, los vuelcos de suelo, las caídas y vuelcos de rocas/detritos y la reptación. La representatividad de cada tipo varía de acuerdo al contexto geomorfológico. En las unidades influenciadas por la estructura geológica abundan las caídas y vuelcos de rocas, mientras que en las unidades coluviales activas predominan los deslizamientos y flujos de detritos, flujos de tierra, caídas de rocas y reptación, y las caídas, vuelcos y deslizamientos de suelo y deslizamientos de detritos son comunes en unidades aluviales activas. Los demás grupos de unidades geomorfológicas tienen escasos movimientos en masa. En cuanto a la interacción con otros procesos geomorfológicos, se estudiaron especialmente las relaciones entre los movimientos en masa y el escurrimiento superficial y sub-superficial, y la actividad antropo y zoogeomorfológica. El desarrollo de movimientos en masa en las laderas modifica la distribución del agua en superficie y sub-superficie, favoreciendo la infiltración, la surgencia o el estancamiento. A su vez, la acción del agua modifica la fábrica de los depósitos por lavaje e incisión en los límites de las acumulaciones. El agua actúa como mecanismo preparador y desencadenante de movimientos, produciendo la saturación de poros en las laderas, el lavaje de la matriz del regolito en el contacto roca-detritos y el socavamiento basal en laderas y cursos de agua. La actividad antrópica influye en el desarrollo de los movimientos mediante la creación de componentes geomorfológicos susceptibles como taludes en caminos y canales, y mediante el aumento de susceptibilidad de componentes preexistentes, por la modificación de la fábrica y las propiedades geomecánicas y geohidrológicas de los depósitos. La actividad zoogeomorfológica influye también en el desarrollo de los movimientos mediante la generación de sobrecargas, puesta en movimiento de detritos rocosos y excavaciones. Mediante el análisis cartográfico del inventario de movimientos en masa a escala 1:5.000 y variables del terreno que representan los distintos factores condicionantes y desencadenantes, se estudió la distribución de los movimientos respecto a distintas características del paisaje. Se elaboraron y validaron modelos de susceptibilidad de movimientos en masa y se identificó la combinación de variables más adecuada para establecer de manera confiable los sectores más susceptibles: geomorfología-pendiente-orientación-altitud-distancia a cursos de agua. Los movimientos en masa tienen gran influencia en el modelado de ciertos rasgos geomorfológicos de las sierras de Bravard y Curamalal, particularmente en las laderas de detritos, generando una topografía de montículos y depresiones. Las caídas de roca tienen especial importancia en sectores concretos de los frentes escarpados rocosos, contribuyendo activamente al modelado de gargantas y pequeñas cuencas rocosas, taludes y conos de detritos. En los cursos de agua participan en el retroceso y ensanchamiento en cabeceras y la destrucción de las barrancas. Junto a la erosión hídrica, los movimientos en masa contribuyen a la erosión del piedemonte y la consecuente pérdida de suelos con potencial agropecuario, especialmente en cursos de agua y taludes en caminos. Los avances logrados en esta tesis sobre el conocimiento geomorfológico de los movimientos en masa en las Sierras Australes de la Provincia de Buenos Aires y el establecimiento y validación de técnicas cartográficas y análisis de susceptibilidad constituyen una base para la gestión de uso del territorio y la apertura de nuevas líneas de investigación.

Mass movements are geomorphic processes consisting of the displacement of Earth’s surface materials under the influence of gravity. These materials include masses of rock, debris or earth with variable amounts of water or ice. In the Bravard and Curamalal ranges, located in the southwest of the Buenos Aires Province, Argentina, mass movements develop in different geomorphologic contexts of the mountain and piedmont environment under humid climate conditions. Although the geomorphologic role of this processes is well known worldwide and even in other regions of Argentina, their research in the aforementioned ranges is very scarce, especially in comparison with other local geomorphologic and geologic subjects. Which are the characteristics of the geomorphic features generated by mass movements in the area? When did the movements occur? Could they develop again? Where? Nowadays, an inventory of mass movements at the mountain environment of the southwest of Buenos Aires Province, that could allow the analysis and mapping of susceptibility, hazard and risk by these processes, is unavailable. An inventory is an essential basis for quantitative research of mass movements. Which are the properties of the most susceptible materials? Which are the conditioning and triggering mechanisms? A more detailed knowledge of the factors that favor the occurrence of mass movements is needed to improve the understanding of these processes in the area and prevent suitably possible threats due to their activity. Geospatial data about environmental variables such as geomorphology, lithology and vegetation (among others), which is very valuable for the study of mass movements and other kind of topics, is also scarce. All of these identified issues in the knowledge of mass movements at local scale motivated the work of this thesis. The general aim is to know mass movements of the area, their genetic mechanisms, and their contribution to landscape evolution. To achieve this objective, morphological criteria for the recognition of mass movements and their activity must be established, as well as the characterization of these processes, their classification, the elaboration of an inventory, analysis of relationships with conditioning and triggering factors and susceptibility assessment and mapping. A characterization of the geomorphological setting of the area was carried out on the basis of field work and remote sensing, resulting in the identification and mapping of different geomorphological units. Different types of mass movements were also recognized, characterized and inventoried at 1:5.000 scale in three representative subareas. The main conditioning and triggering factors were identified and analyzed applying laboratory techniques on ground samples and studying local and regional precipitation data. Mass movement susceptibility assessment was carried out on the basis of the mass movements inventory and thematic mapping of different terrain variables that contributes to their development. Twenty-two geomorphological units were differentiated through morphological characteristics and the dominant operating geomorphic processes. These units were grouped into 6 greater categories according to the processes and materials involved: units influenced by geological structures, high sub-horizontal ridges, inactive piedmont, active alluvial units, active colluvial units, and mountain-surrounding aeolian mantle. In the two former units, rock outcrops are dominant, whereas in the other ones, the most common material is regolith of either colluvial, alluvial or aeolian genesis. Rock outcrops are mostly Paleozoic sedimentites consisting of quartz sands with minor intercalations of feldspathic wackes and pelites, and some conglomerate levels. These rocks are intensely folded and have various sets of discontinuities. Also there are, to a lesser extent, outcrops of the Neoproterozoic-Cambrian igneous-metamorphic basement and Cretaceous-Paleogene sedimentary breccias. In piedmonts and part of the mountain environment, exist outcrops of Plio-Pleistocene calcretes with variable cementation. Finally, late Pleistocene-late Holocene non-consolidated deposits are widespread in the studied area. Fourteen types of mass movements were recognized: rock/debris falls and topples, earth/soil falls and topples, earth-flows, mud-flows, debris flows, rotational and translational slides of debris and earth/soils, planar and wedge rock slides, and soil/debris creep. A set of field and remote sensing morphological features and criteria for the recognizing of the movements and their activity was established according to the dimensions of the analyzed movements, and the interpretative capability of such features and criteria were indicated. Thus, young movements were differentiated from old movements. The most conspicuous types of movements are rotational and translational debris slides, earth/soil topples, rock/debris falls and topples, and creep. The representativity of each type vary according to the geomorphological context. Rock falling and toppling are profuse in geomorphological units influenced by geological structures, whereas debris slides and flows, earth-flows, rock falls and creep develops predominantly in the active colluvial units, and earth/soil fall, topples and slides and debris slides are common in active alluvial units. The development of mass movements in the other groups of geomorphological units is scarce. Regarding the interactions with other geomorphic processes, the relationships between mass movements and overland/underground water flow and anthropic and zoogeomorphologic activity were studied. The development of mass movements in slopes modifies surface and subsurface water distribution, contributing to infiltration, upwelling or stagnation. Furthermore, water action modifies the fabric of the mass movement features by washing of the matrix and incision in the limits of the accumulations. Water operates as a conditioning and triggering mechanism of mass movements development, through pore saturation in slopes, washing of the regolith matrix in the rock-debris contact zone, and undercutting in both slopes and streams. Anthropic activity contributes to mass movements due to the creation of susceptible geomorphic features like talus in roads and artificial channels, and the increasing of the susceptibility of previous geomorphic features by modifications of the sediments fabric and geomechanic or hydrogeologic characteristics. Zoogeomorphologic activity favors mass movements through terrain overloading, rocky debris mobilization and excavation. Spatial distribution of movements according to different landscape characteristics was studied on the basis of cartographic analysis of the inventory at 1:5.000 scale in combination with different terrain variables which represent conditioning and triggering factors. Thus, susceptibility models were made and validated, and the most suitable combination of variables for a reliable susceptibility assessment was: geomorphology-slope-slope aspect-elevation-distance to streams. Mass movements have a great influence on the modelling of certain geomorphic features of the Bravard and Curamalal ranges, like debris hillslopes, where this processes generate a hummocky topography. Rock falls have special significance in specific sectors of rock cliffs, contributing actively to the modelling of rock gorges and little rock watersheds or hollows, straight talus and debris cones. In streams, mass movements contribute to headward and lateral erosion of the heads and the destruction of the barrancas. Together with hydric erosion, mass movements contribute to piedmont erosion and resulting loss of soils with agricultural potential, especially in streams and road talus. The progress made in this thesis in terms of geomorphologic knowledge of the mass movements of the Southern Ranges of the Buenos Aires Province, as well as the establishment and validation of cartographic techniques and susceptibility assessment, comprises a basis for land use management and planning and the opening of new topics for future investigations.