Geomorfología de los abanicos aluviales del piedemonte norte del macizo El Ávila, estado Vargas, Venezuela

Geomorphology of the alluvial fans of the El Ávila Massif northern foothill, Vargas state, Venezuela

Williams Méndez⁽¹⁾⁽²⁾ Zuleika González⁽¹⁾ zuleikagonzalez@gmail.com  Jesús Suárez⁽¹⁾ jesus_suarez_v@hotmail.com  Maraisa Arauno⁽¹⁾ maraisaarauno@hotmail.com Mayerling Vielma⁽¹⁾ vielma79@hotmail.com

Heliana Maiz helianamaiz@hotmail.com

⁽¹⁾ Universidad Pedagógica Experimental Libertador. Instituto Pedagógico de Caracas, Venezuela wmendez@utm.edu.ec

⁽²⁾ Universidad Técnica de Manabí, Facultad de Ciencias Matemáticas, Físicas y Químicas, Ecuador williamsmendez@gmail.com

RESUMEN

Los abanicos aluviales morfodinámicamente activos que han sido construidos por depósitos torrenciales, representan áreas altamente inestables y de amenaza para las poblaciones asentadas sobre ellos. Se analizan las características geomorfológicas de los abanicos del piedemonte norte del macizo El Ávila. La metodología consideró: caracterización de la morfología de los abanicos; mediciones morfométricas de las cuencas y abanicos; estimación de superficies de afloramientos litológicos; y correlación entre parámetros morfométricos de abanicos y cuencas de drenaje. Exhiben morfologías del tipo retrollenado con coalescencia en algunos. Sus perfiles longitudinales y transversales muestran las típicas formas cóncava y convexa. Se comportan de igual forma como abanicos-deltas, parte de sus extensiones se encuentran bajo las aguas marinas. Son abanicos de pequeñas dimensiones y pendientes bajas. La litología ejerce gran influencia sobre la morfología, desarrollo y extensión de éstos, aspectos vinculados de igual manera con la morfometría de las cuencas de drenaje.

Palabras clave: Geomorfología; abanicos aluviales; morfometría; macizo El Ávila; estado Vargas

ABSTRACT

The active ]]> alluvial fans that have been built by torrential deposits mean ]]> highly unstable areas and hazard for the populations settled on them. The geomorphological ]]> of the fans located in the Massif El Ávila northern foothill are analyzed. The methodology ]]> considered: Characterization of the fan morphologies; morphometric measurements of the catchments and ]]> fans; estimation of the lithologic outcrop surfaces; ]]> and correlation between morphometric parameters of the fans and ]]> catchments. Show retro-filling kind morphologies with coalescence in some cases. Their longitudinal and transverse profiles show the typical ]]> concave and convex shapes. It behaves likewise as fan-deltas, ]]> part of its surfaces are under seawater. The fans ]]> small dimensions and low slopes. The lithology has great influence on the morphology, ]]> of these, linked aspects the same way with the morphometry of the catchments.

Artículo recibido en mayo de 2015 y publicado en enero de 2016

INTRODUCCIÓN

Un abanico aluvial es una forma de relieve depositacional originada en la base o pie (piedemonte) de un frente montañoso, genéticamente asociada a las descargas sólidas (sedimentos) de un curso de agua (río o quebrada) que drena desde un área topográficamente elevada a un área más baja y plana adyacente, sedimentación que es promovida principalmente por los fuertes cambios (disminución) de pendiente experimentados por el cauce a lo largo de su recorrido.  

La morfología de planta de estos ambientes de sedimentación fluvial, se asemeja precisamente a la de un abanico o semi-círculo, y desde una perspectiva tridimensional semejan a un semi-cono. Según Gómez (1996a), la génesis de estas formas de relieve son el resultado de una compleja interacción de clima y tectónica, explicadas por medio de las características topográficas y la geología e hidrología de la cuenca, así como por procesos de erosión y depositación.

Los abanicos aluviales holocénicos y morfodinámicamente activos que han sido construidos primordialmente por depósitos de eventos fluvio-torrenciales (flujos de detritos), representan áreas altamente inestables, dado su carácter de receptores de los materiales transportados por las crecientes de los cursos de agua de ambientes montañosos, que descargan en los sectores piedemontinos.

La ocurrencia de estos eventos es parte de la evolución natural de los complejos montañosos, lo cual ha dado como resultado de su balance morfodinámico, entre otros rasgos, la génesis de abanicos aluviales asociados a la sedimentación caótica y agresiva de recurrentes episodios de aludes torrenciales, los cuales son la expresión del explayamiento terminal de los materiales transportados por los cursos de agua desde las áreas montañosas de fuertes pendientes, hacia sus salidas en el frente de montaña.

Estas condiciones definen escenarios de amenaza geomorfológica y consecuentemente de vulnerabilidad y riesgo, para las poblaciones asentadas sobre abanicos aluviales, como es el caso de una gran parte de la del estado Vargas, cuya evidencia más reciente está representada por el evento de aludes torrenciales ocurrido en Diciembre de 1999 en la región del litoral central venezolano (ver gráfico 1). De allí que el propósito de este trabajo es analizar las características geomorfológicas de los abanicos aluviales del piedemonte septentrional del macizo El Ávila, en términos de sus aspectos morfológicos y morfométricos.

Área de estudio

El área de estudio está situada geográficamente en la Región Centro Norte de Venezuela, en la parte central del estado Vargas, extendida sobre la vertiente norte del macizo El Ávila en su extremo occidental. Geoastronómicamente está definida por las coordenadas: 10º32’30” – 10º37’47” de Latitud Norte y 66º40’10” – 66º59’14” de Longitud Oeste (ver gráfico 2

La litología está constituida por rocas metamórficas de las fajas tectónicas Asociación Metamórfica Ávila (unidades litodémicas Augengneis de Peña de Mora, Complejo San Julián, Metatonalita de Caruao y Metagranito de Naiguatá) y Asociación Metamórfica La Costa (unidades litodémicas Serpentinita, Anfibolita de Nirgua, Esquisto de Tacagua, y Mármol de Antímano) en el sector montañoso; y por los depósitos fluvio-torrenciales de los abanicos aluviales piedemontinos (Urbani y Rodríguez, 2004; Urbani et al., 2006).

El macizo El Ávila se extiende aproximadamente 100 Km desde el valle tectónico de la quebrada Tacagua en el oeste hasta cabo Codera en el este. Empinado y abrupto este macizo se eleva entre el mar Caribe y los valles intramontanos de origen tectónico de Caracas y de Guarenas-Guatire, siendo su mayor elevación el Pico Naiguatá con 2.765 msnm, cuyas unidades en conjunto constituyen un buen ejemplo de relieve controlado por bloques morfotectónicos (Guevara, 1983).

La vertiente septentrional de la serranía del Ávila termina abruptamente hacia el mar en una costa de inmersión. La franja de playa es muy estrecha, al igual que la formación de planicies aluviales, dado el comportamiento hidromorfodinámico torrencial de los ríos y quebradas que se desprenden para dar paso a la formación de abanicos aluviales y explayamientos terminales, que a veces se sobreponen lateralmente de manera coalescente (ver gráfico 3) (Arismendi, 2007).

Desde el punto de vista geotécnico, los perfiles de meteorización son poco profundos en las laderas de muy fuertes pendientes, lo cual facilita la rápida saturación de los mismos en presencia de eventos de precipitaciones extraordinarias (Amundaray, 2000; Grases et al., 2000).

El clima se distingue por presentar temperaturas medias anuales entre 24,3 °C y 26,1 °C en la parte baja del área, y entre 12,7 °C y 17 °C en la parte alta; con precipitaciones escasas cuyos promedios anuales oscilan entre 523,3 mm y 817,1 mm en la franja costera y entre 646,7 y 859,6 mm en el sector montañoso alto (Ministerio del Poder Popular para el Ambiente [MPPA], Dirección General de Cuencas [DGC], Dirección de Hidrología y Meteorología [DHM], 2011) 

La vegetación está conformada por: vegetación litoral, cardonales y espinares, bosque deciduo, bosque semi-deciduo, bosque transicional, bosque de galería y bosque húmedo (Steyermark y Huber, 1978; Amend, 1991; PDVSA, 1993).

Las actividades económicas se sustentan en: transporte, comunicaciones y comercio (presencia de los principales puerto y aeropuerto de Venezuela); administración pública; terciario superior (entidades financieras, inmuebles y servicios a las empresas); agricultura y pesca; electricidad, gas y agua; construcción; minería e hidrocarburos y manufactura (Marcano y Barrios, 2001), y en las vinculadas al turismo, el esparcimiento y la recreación.

MÉTODO

En el gráfico correspondiente a la localización del área de estudio (ver gráfico 2) se muestra la delimitación de catorce cuencas de drenaje principales, sin embargo, de ellas solo fueron consideradas para esta investigación doce cuencas, las cuales presentan abanicos aluviales desarrollados en sus salidas en el frente de montaña previo al evento de aludes torrenciales de Diciembre de 1999, condiciones implícitas en la cartografía base empleada en el estudio. Por esa razón, no fueron consideradas las cuencas de la quebrada Camurí Chiquito y del río Uria, ya que no exhibían verdaderos abanicos aluviales anterior a 1999.

Las cuencas de drenaje tomadas para el desarrollo de esta investigación con sus respectivos abanicos aluviales, son las pertenecientes a los siguientes cursos de agua: Quebrada Curucutí (abanico Punta Gorda), quebrada Piedra Azul (abanico Maiquetía), quebrada Osorio (abanico La Guaira), quebrada Cariaco (abanico punta Mulatos), río San José de Galipán (abanico Macuto), quebrada El Cojo (abanico Punta El Cojo), quebrada San Julián (abanico Punta Caribe), quebrada Seca (abanico Quebrada Seca), río Cerro Grande (abanico Punta Cerro Grande), río Naiguatá (abanico Naiguatá) y ríos Camurí Grande y Miguelena (abanico Punta Camurí Grande).

Se digitalizó la información cartográfica base a escalas 1:5.000 (DCN, 1958; Gobernación del Distrito Federal [GDF], 1984) y 1:25.000 (DCN, 1979) respectivamente, y geológica a escala 1:25.000 (IGVSB / Ministerio del Ambiente y de los Recursos Naturales [MARN], 2002), con apoyo en el software ArcGIS 9.2 para SIG, mediante procedimientos técnicos de georreferenciación de las cartas y vectorización de curvas de nivel, drenaje y elementos estructurales.

Se diseñó un modelo de elevación digital del terreno (MEDT) del área de estudio empleando el mismo software y el módulo Spatial Analysis, al cual se le superpusieron los ortofotomapas del sector. Seguidamente se caracterizó la morfología de los abanicos aluviales, con apoyo en fotografías aéreas a escala 1:5.000, ortofotomapas a escala 1:25.000 (SAGECAN, 1995), imágenes de Google Earth y la cartografía digitalizada, considerando los criterios de Denny (1967), Harvey (1987) y McArthur (1987) para dicha clasificación y/o discriminación morfológica.

Los restantes parámetros morfométricos de las cuencas de drenaje (relieve máximo, número de rugosidad, coeficiente de compacidad, densidad de drenaje y coeficiente de torrencialidad) y de los abanicos aluviales (radio ancho/longitud del abanico y relieve máximo) se estimaron por medio de las ecuaciones o expresiones matemáticas que los definen, las cuales pueden ser apreciadas con detalle en la referencia de Méndez y otros (2015).

Por considerarse en esta investigación abanicos aluviales con gran parte de sus superficies o extensiones bajo agua, y por no haberse podido disponer de una cartografía batimétrica detallada, se realizaron estimaciones de estas superficies totales empleando ecuaciones de otros autores, mediante las cuales relacionan las áreas de los abanicos con las áreas de las cuencas fuentes. El abanico de quebrada Seca fue tomado como referencia para identificar las mejores aproximaciones cuantitativas de las áreas estimadas, por ser el único expuesto en su totalidad en condiciones sub-aéreas.

De la cartografía digital se obtuvieron también los datos básicos de distancia y cotas (altitudes) sobre transeptos definidos, para la construcción de los perfiles topográficos longitudinales de los cauces principales de los ríos y quebradas, y de los perfiles topográficos longitudinales y transversales de los abanicos aluviales. Dichos perfiles se modelaron empleando el software Microsoft Excel, y sobre ellos se ajustaron líneas de tendencias que permitieron estimar las pendientes medias de los cauces principales, las pendientes longitudinales de los abanicos y las pendientes de atrincheramiento de los cauces principales sobre los abanicos. Los índices de concavidad de los abanicos se calcularon también sobre los perfiles longitudinales de éstos (Méndez y otros 2015).

Los transeptos definidos para la elaboración de los perfiles topográficos de los abanicos aluviales, fueron trazados para el caso de los perfiles longitudinales, en líneas rectas desde los ápices de los abanicos hasta la línea base o distal de los mismos, con una orientación más o menos perpendicular al frente de montaña, y para el caso de los perfiles transversales, con líneas rectas ubicadas en las partes más anchas de éstos.

Se determinaron los coeficientes de correlación entre los parámetros morfométricos de las cuencas y los parámetros morfométricos de los abanicos aluviales, mediante el cálculo de los coeficientes de correlación de Pearson por el método Producto de los Momentos, empleando para ello el complemento Xlstat del software Microsoft Excel.

Se construyeron gráficos, en los cuales se cruzan o superponen los perfiles longitudinales de los abanicos aluviales, y los perfiles longitudinales de los cauces principales en sus recorridos sobre los abanicos. Ello permitió identificar los puntos de intersección entre las superficies de los abanicos y los canales atrincherados.

RESULTADOS

Morfología de los Abanicos Aluviales

Según Bull (1977), la morfología de un abanico aluvial registra una tendencia hacia un ajuste entre una serie de variables, tales como: área, litología, pendiente media, cubierta vegetal, dinámica geomorfológica del área fuente, pendiente del canal tributario, descarga de agua y sedimento, procesos depositacionales, clima (precipitaciones), marco tectónico, la geometría del frente montañoso, abanicos aluviales adyacentes y la cuenca de depositación.

En el caso específico de los abanicos aluviales de la vertiente norte del macizo El Ávila, sus morfologías en general responden al denominado tipo de retrollenado desde el frente montañoso, en el que la línea de su distal define un semi-círculo (forma típica de un abanico en el cual la distribución de los materiales es más o menos uniforme en su extensión) que se prolonga hasta el frente de montaña (ver gráficos 4, 5 y 6), rasgo atribuible a la migración lateral de los cursos de agua activos que aportan sedimentos al área, y los redistribuyen de manera radial.

De igual forma se observan coalescencias entre algunos de los abanicos del sector, como son los casos, por ejemplo, entre los abanicos Punta Gorda y Maiquetía, La Guaira y Punta Mulatos, y Macuto y Punta El Cojo. Un caso particular, lo representa el abanico Quebrada Seca, el cual se solapa en su totalidad sobre el abanico Punta Caribe (ver gráficos 4, 5 y 6).

Estos abanicos exhiben contornos irregulares en sus líneas de base como resultado de modificaciones antrópicas. Clasifican también como abanicos-deltas, dado que parte de sus extensiones distales se encuentran bajo las aguas del mar Caribe, lo cual ameritaría de información batimétrica del sector, para definir con precisión sus superficies totales. En la mayoría de los casos, estos abanicos presentan ápices adentrados en la parte terminal del cañón montañoso de sus cursos de agua principales.

Morfometría de las cuencas de drenaje

En atención a los parámetros morfométricos de las cuencas y sus redes de drenaje (cuadro 1), estos sistemas hidrogeomorfológicos califican en la categoría de microcuencas debido a sus pequeñas dimensiones. Con relación al gradiente y forma del relieve, las definen como espacios topográficamente muy accidentados de fuertes pendientes y grandes desniveles altitudinales (ver gráfico 7). Las formas de las cuencas señalan que, se trata de sistemas de morfologías planimétricas semi-circulares a semi-a largadas. En el caso de la extensión de la red de drenaje, indican sistemas de desagüe de ramificaciones y densidades considerables con cortas longitudes; y para el caso del orden y magnitud de las cuencas, sus parámetros indican redes de altos órdenes, así como elevados niveles de torrencialidad.

Uno de los rasgos más sensibles de los abanicos aluviales a las características litológicas y tamaños de los clastos que constituyen sus depósitos, es la pendiente del mismo, ya que mientras más grandes son las dimensiones del material, mayor es la inclinación superficial de los abanicos. De igual manera, la naturaleza y dimensiones de los sedimentos inciden directamente sobre el tamaño, longitud, ancho y radio de curvatura de los abanicos; mientras más grandes los clastos, mayores son las magnitudes de estos parámetros.

Por ejemplo, en el caso del abanico Punta Caribe cuya área-fuente está representada por la cuenca de la quebrada San Julián, afloran mayoritariamente tres tipos litológicos: Augengneis de Peña de Mora, Complejo San Julián y Asociación Metamórfica Ávila, cuyas naturalezas generan principalmente ante los procesos de meteorización clastos de grandes dimensiones, lo cual influye de manera directa en que el abanico Punta El Caribe sea uno de los que posee mayor pendiente longitudinal y mayores dimensiones, además de poseer una de las cuencas portantes más grandes del sector estudiado.

 Por el contrario, de igual forma a manera de ejemplo, en el caso del abanico Punta Mulatos, las unidades litológicas expuestas en su área-fuente (cuenca de la quebrada Cariaco) corresponden principalmente al Complejo San Julián y al Esquisto de Tacagua, rocas metamórficas cuyas alteraciones químicas y físicas bajo las condiciones de intemperismo del área, producen en mayor proporción clastos más finos de menores diámetros que los que se pueden observar en el abanico Punta Caribe. Esto influye en que el abanico Punta Mulatos posea menor pendiente longitudinal y menores magnitudes en cuanto a sus parámetros morfométricos.

De acuerdo con Gómez (1996a), el comportamiento del punto de intersección entre la superficie del abanico y el canal atrincherado, es muy importante en la evolución y morfología de dicho abanico, puesto que determina si en la parte distal se produce agradación. El mecanismo de atrincheramiento en el punto de intersección está asocia do con un aumento de la potencia de la corriente en ese punto, como resultado de un incremento de la pendiente (Bull, 1977).

Existen dos tipos de causas del atrincheramiento en la superficie de un abanico: (a) las que representan cambios fundamentales en el régimen y derivan de variables externas (cambios tectónicos, climáticos y de usos del suelo); cuyos atrincheramientos son profundos y permanentes en las cabeceras; y (b) las que dan lugar a la incisión del ápice dentro del régimen de agradación del abanico (causas intrínsecas), sin la actuación de factores externos, y cuyos atrincheramientos son superficiales y pocos activos con un carácter temporal o intermitente (Gómez, 1996a).

Los puntos de intersección entre las superficies de los abanicos aluviales y los cauces principales (ver gráfico 11) estudiados en esta investigación, acusan el atrincheramiento y la incisión de éstos últimos en los ápices, a excepción de lo que se observa para los abanicos Punta El Cojo y Quebrada Seca. Las menores pendientes de los cauces respecto a los gradientes topográficos longitudinales de los abanicos, sugieren aportes de materiales principalmente hacia las áreas distales, sin embargo, dependiendo de la magnitud de un evento de aludes torrenciales como el ocurrido en Diciembre de 1999, puede ocurrir depositación de materiales desde los ápices y sobre las superficies actuales de los abanicos preexistentes.

 CONCLUSIONES

El piedemonte septentrional del macizo El Ávila, en el sector seleccionado para este estudio, se caracteriza desde el punto de vista geomorfológico entre otros aspectos, por la presencia de una secuencia lateral (coalescencia y solapamiento en algunos casos) de abanicos-deltas jóvenes, desarrollados en la base de un frente de montaña con control tectónico, en la que el área deprimida o más baja correspondiente a la franja litoral, está conformada en gran parte por las porciones distales emergidas de estos mismos depósitos torrenciales.

 En líneas generales, estos abanicos aluviales son de pequeñas dimensiones, lo cual se debe a que sus áreas fuentes (cuencas de drenaje) de materiales son también pequeñas (microcuencas), sin embargo, las diferencias notorias de tamaños entre ellos es una consecuencia de igual manera de la variabilidad de las magnitudes de los parámetros morfométricos de cada una de las cuencas portantes.

 Queda evidenciado el control que ejercen algunas de las propiedades geométricas de las cuencas sobre el desarrollo y la morfología de sus abanicos aluviales, plasmado en las relaciones empíricas (ecuaciones) entre la morfometría de éstos y la de sus cuencas; así como la litología que aflora y predomina en las últimas, reflejado en las características granulométricas de las facies clásticas que constituyen los depósitos de los abanicos, y que inciden en sus rasgos morfológicos (pendientes).

Los parámetros morfométricos de los abanicos aluviales que guardan mejores relaciones (coeficientes de correlación) con la mayoría de los parámetros morfométricos de sus cuencas portantes son el área y la pendiente de atrincheramiento del cauce principal. De hecho, las descargas de sedimentos por parte de los cursos de agua principales, se inician desde los puntos de intersección de los cauces con las superficies de los abanicos, donde ocurre un cambio de pendiente pronunciado como respuesta al atrincheramiento de dichos cauces principales.

 A pesar de la fuerte relación que existe entre el área de una cuenca y el área de su abanico aluvial, como ha sido demostrado por diversos autores en la literatura, en este trabajo no se pudo evidenciar esa dependencia, y ello obedece a que algunos abanicos poseen la mayor parte de sus superficies bajo agua, y con sus proporciones emergidas parecieran ser más pequeños de lo que realmente son en tamaño. Tales condiciones introducen errores en las estimaciones de las relaciones empíricas entre cuencas de drenaje y abanicos aluviales.

Finalmente, este trabajo contribuye a la comprensión de la dinámica, desarrollo y evolución de los abanicos aluviales del piedemonte septentrional del macizo El Ávila, considerando que sus superficies representan áreas importantes en las que se asientan gran parte de la población del estado Vargas y de sus actividades económicas, las cuales son impactadas severamente con la ocurrencia de eventos de crecidas y aludes torrenciales.

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