Linea de costa (Shorelines)

Linea de costa Linea de costa (Shorelines)(Shorelines)

GEOL 4017: Cap. 16 Prof. Lizzette Rodríguez

OlasOlas• Ondas generadas por una fuente de

energia – viento es la principal (otras: terremotos submarinos y deslizamientos)– A medida que el viento sopla, el aire

turbulento distorciona la superficie del agua, bajandola cuando el aire se mueve hacia abajo, y subiendola cuando baja la P del aire al este subir

• Factores que controlan la naturaleza de las olas:– Velocidad del viento– Duracion del viento– Distancia sobre la cual sopla el viento (fetch)

Cont. OlasCont. Olas• Olas en el agua se definen en terminos de:

– Largo de onda L (distancia entre crestas o valles)– Altura H (distancia vertical entre cresta y valle)– Periodo T (tiempo entre paso de 2 crestas

consecutivas)

• T = (L/V); V = velocidad de ola• Altura (H) aumenta con el cuadrado de la

velocidad del viento (v): H = 0.025 v2

• Relacion del “fetch” (F) a altura: H = (0.36/F)• H mas alta documentada = 34 m (1933, S

Pacific)

Cont. OlasCont. Olas• Dispersion de ondas/olas: en aguas

profundas, olas mas largas viajan mas rapido que las mas cortas y dejan las mas cortas atras gradualmente.– Causa que olas de diferente longitud se

diferencien unas de otras, resultando en una procesion regular de marejadas (swells; olas con crestas bajas y redondeadas)

• Marejadas generadas por una tormenta son mas grandes en direccion “downwind”

• Marejadas con mayor longitud: viajan mas rapido y pierden energia mas lentamente

MarejadasMarejadas

http://www.gothidef.com/Hawaii.htm

http://media.apn.co.nz/webcontent/image/jpg/

25surf.jpg

Cont. OlasCont. Olas• En aguas profundas, particulas de agua

siguen un movimiento orbital circular de oscilacion con cada ola que pasa – cuando viajan, la forma de onda (forma de la ola) es la que viaja, no el agua en si misma (cada particula de agua se mueve en circulo)– Un objeto flotante se mueve hacia al frente

con la cresta de una ola solo para deslizarse hacia atras en el valle siguiente, generando una orbita circular:•D = Hen; D=diametro, H=altura de ola, n=(2d/L),

d=profundidad de agua bajo el centro de orbita, L=largo de onda

Cont. OlasCont. Olas

• Bajo la superficie, el movimiento circular disminuye rapidamente hasta que, a una profundidad~L/2 medida desde el nivel de aguas tranquilas, el movimiento es despreciable: base del oleaje– Diametros de las orbitas de la

particula de agua disminuyen

Partes de una onda y movimiento Partes de una onda y movimiento de particulas de agua en aguas de particulas de agua en aguas

profundasprofundas

Base del oleaje: d~(L/2)

Movimiento de Movimiento de objeto flotante objeto flotante

– avance de – avance de forma de ola forma de ola

sin que avance sin que avance el agua de su el agua de su

posicion posicion originaloriginal

Cambios en las olas en aguas somerasCambios en las olas en aguas someras

• A medida que d disminuye, V y L disminuyen

• T permanece constante a traves de cambios en la forma de la ola

• H es independiente de L y T en aguas profundas, pero en aguas someras con la disminucion en d, H aumenta

• Tambien cambian las orbitas circulares – se hacen mas elipticas y eventualmente se destruye el movimiento circular

BreakersBreakers

• A medida que la ola se acerca al litoral (lado marino de costa), se alcanza un punto critico cuando la velocidad hacia al frente de la orbita distorciona la forma de la ola– Hace que la forma de ola sea

progresivamente mas asimetrica y demasiado empinada para mantenerse, y el frente de la ola se desploma o rompe, haciendo que el agua avance encima de la costa

– El agua se mueve adelante como arrastre (surf) turbulento --- breaker

Cont. BreakersCont. Breakers• Ola se mueve como una lamina turbulenta

de agua, o batida (swash), pendiente arriba de la playa, llevando arena y grava– Cuando la energia de la batida se ha disipado,

el agua vuelve desde la playa hacia la zona de rompiente (breaking zone): backwash

– Estos cambios de batida y backwash causan erosion, transportacion y deposicion de sedimentos

• Punto de rompiente (breaking point) – depende de L, H y T, y de la pendiente

Cambios cuando la ola se Cambios cuando la ola se mueve sobre el litoralmueve sobre el litoral

http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

Ambiente cercano al

litoral

Spilling breakers: vienen de olas

largas que rompen en playas de

pendientes suaves. Hay varias filas de

breakers.

Plunging breakers:ocurren en playas de pendientes empinadas. Hay una fila de breakers.

http://www.seafriends.org.nz/oceano/waves.htm

Photo: Jeff Devine

TsunamisTsunamis• Grandes olas formadas por

desplazamientos tectonicos subitos del suelo oceanico, deslizamientos submarinos, erupciones volcanicas submarinas y deslizamientos subaereos que van al mar– Olas sismicas marinas: cuando son

acompanadas por terremotos

• L = 100-200 km, H es baja en aguas profundas (<1 m), V en aguas profundas es muy alta

Cont. TsunamisCont. Tsunamis

• H en aguas someras aumenta hasta ~10 m

• El efecto mas esperado en la costa es la llegada de la cresta de la gran ola, pero muchas veces llega primero el valle de la ola, causando una caida aparente del nivel del mar que expone el suelo marino por distancias grandes (retirada del mar)

Generacion de tsunami por Generacion de tsunami por desplazamiento de suelo desplazamiento de suelo

oceanicooceanico

http://www.islamic-relief.com/ images/appeals/indonesia/damage-330.jpgwww.iiees.ac.ir/.../Tsunami/tsunami_pic_e.html

Tsunami-26/dic/04: terremoto Sumatra-Andaman

Storm surges (oleada de tormenta)Storm surges (oleada de tormenta)

• Masas de agua empujadas hacia el litoral por vientos fuertes y nivel del mar alto, causado por el abombamiento (bulging) hacia arriba de la superficie del oceano por baja presion atmosferica

– Vientos fuertes, asociados usualmente con tormentas ciclonicas de baja P, causan que se apile el agua en las costas, y el nivel del mar fluctue con la P atmosferica, produciendo subidas de ~13” por cada bajada de 1” de P de aire

Cont. Storm surges (oleada de tormenta)Cont. Storm surges (oleada de tormenta)

• Llevan el agua hacia tierra, mucho mas alla de la linea de costa, inundando grandes areas

• Storm surges extremos – alza del nivel del mar ~6-12 m

• Efecto destructivo similar al tsunami

Efectos de storm surgeHuracan Katrina

Image by NOAA

Mareas (tides)Mareas (tides)

• Fluctuaciones del nivel del mar que ocurren 2 veces al dia– Corrientes mareales tienen suficiente

velocidad para evitar que entradas a bahias y lagunas se cierren por sedimento

• Efecto mayor de mareas se ve en bahias estrechas, que muestran rangos de mareas altos

Cont. MareasCont. Mareas

• Causadas principalmente por la fuerza de atraccion de la Luna, pero son tambien afectadas por la gravedad del Sol, la cual, dependiendo de su alineacion con la Luna, puede anadir o restar al tiro gravitacional (gravitational pull)

• Atraccion gravitacional de la Luna (y Sol) produce protuberancias en los oceanos a los lados de la Tierra, y a medida que la Tierra rota, cualquier punto pasara alternadamente por una protuberancia cada 12 hr

Mareas en Bay of Fundy – zonas

expuestas durante marea baja e

inundadas en marea alta se llaman llanuras

mareales

Spring tides: cada 2 semanas hay alineacion de Sol y Luna – mareas son ~20% mas altas

Neap tides: angulos rectos entre Sol y Luna – mareas son ~20% mas bajas

Corriente de resaca (rip currents)Corriente de resaca (rip currents)

• Corrientes fuertes y estrechas en angulos casi rectos a la linea de costa, que se mueven hacia el mar a traves del arrastre (surf)

– Balancean la masa de agua llevada a la linea de costa por las olas, moviendo el agua hacia el mar a traves de la zona de rompiente (breaker), estableciendo celdas de circulacion con espaciado regular

Cont. Corriente de Cont. Corriente de resacaresaca

http://www.ripcurrents.noaa.gov/overview.shtml

http://www.ripcurrents.noaa.gov/graphics.shtml

Corriente de resaca, Florida, despues de huracan Jeanne

http://www.ripcurrents.noaa.gov/graphics.shtml

Big Sur, California

Refraccion de olasRefraccion de olas• Pocas lineas de costa son derechas por

largas distancias, de manera que las olas pocas veces se acercan de forma paralela

• Cuando las olas se acercan en un angulo, parte de cada ola encontrara aguas someras mas pronto que el resto, causando que hayan diferencias en las velocidades– El efecto de que parte vaya mas lento es la

flexura o refraccion de la ola– Refraccion es funcion de la profuncidad --

proceso nos da una idea de la configuracion del suelo oceanico

Cont. Refraccion de olasCont. Refraccion de olas• El impacto de la ola se concentra contra

los laterales y los extremos de los frentes de tierra (headlands, cabos, peninsulas) que se proyectan en el agua, mientras que, en las bahias, el ataque de la ola es mas debil– En las bahias los sedimentos pueden

acumularse y formarse playas de arena– Con el tiempo, la erosion de los frentes de

tierra (mayor energia) y sedimentacion en las bahias (menor energia) producira una linea de costa irregular

Refraccion de las olasRefraccion de las olas

Flexura de ola alrededor del limite Flexura de ola alrededor del limite de una playa, Californiade una playa, California

Corrientes litorales (longshore currents)Corrientes litorales (longshore currents)

•Generadas por olas que chocan con la linea de costa de forma oblicua– A medida que una ola se acerca al litoral

en un angulo , el movimiento del agua en la ola se puede describir con 2 componentes, uno normal al litoral y el otro paralelo

– Mueven con facilidad la arena fina suspendida y remueven la grava y arena mas grande del fondo

– Ej. Oxnard, CA: en 10 años, >1.5 millones de tons de sedimiento a lo largo de la costa cada año

Corrientes litoralesCorrientes litorales

Circulacion en corrientes de Circulacion en corrientes de resacaresaca


Corrientes de resaca de celdas Corrientes de resaca de celdas multiplesmultiples


Erosion de costaErosion de costa• Erosion mecanica a causa del ataque del

oleaje en la costa – puede modificar la morfologia de costas

• Mas pronunciada durante tormentas porque la energia de las olas esta al maximo – remueve material previamente meteorizado y ataca material expuesto

• Mas efectiva en sedimentos no consolidados y en rocas estratificadas o fracturadas

Acantilados (sea cliffs)Acantilados (sea cliffs)

•Retroceden hacia tierra por el ataque continuo de las olas– Accion de las olas es mas fuerte en la base– Si la roca es resistente para sostener

pendientes colgadas (overhanging), las olas desarrollan un wave-cut notch (ranura) que deja una marca del nivel del mar que lo hizo

– Socavacion de la base del acantilado puede promover movimientos gravitacionales – derrubios se recolectan en la base

Ej. de acantilado, Faro de Cabo Ej. de acantilado, Faro de Cabo RojoRojo

Abrasion Abrasion intensa en intensa en la zona de la zona de arrastre: arrastre:

rocas rocas redondeadredondead

as as (California(California

))

AcantiladAcantilado de o de

arenisca arenisca erosionaderosionad

o por o por oleaje, oleaje, British British

ColumbiaColumbia, Canada, Canada

Cont. Acantilados (sea Cont. Acantilados (sea cliffs)cliffs)

• La velocidad de retroceso de acantilados es controlado por la fuerza del oleaje y por la resistencia del material, pero tambien la pueden afectar la meteorizacion, abrasion y actividad biologica– Durante una tormenta se han registrado

retrocesos de 5-30 m en algunas lineas de costa

– Rocas cristalinas muestran las velocidades mas bajas de retroceso de acantilados, mientras que sedimentos Cuaternarios no consolidados muestran las velocidades mas altas

Plataformas de abrasionPlataformas de abrasion(wave-cut platforms)(wave-cut platforms)

• Acantilados en recesion dejan atras una superficie relativamente plana en forma de banco – plataforma de abrasionplataforma de abrasion– Se amplia a medida que las olas siguen su

ataque, pero a medida que se ensancha la plataforma, las olas rompen mas lejos y pierden energia

– Ocurre porque particulas en el suelo marino son llevadas hacia al frente y atras con cada ola, desgastando el bedrock como una sierra horizontal

Formacion de Formacion de plataforma de plataforma de

abrasionabrasion

http://www.rgs.edu.sg/events/geotrip/cliff.html

http://humanities.cqu.edu.au/geography/GEOG11023/week_6.htm

Cont. Plataformas de Cont. Plataformas de abrasionabrasion

• A medida que retroceden los acantilados, pueden quedar restos aislados de roca en la plataforma de abrasion – chimeneas litoraleschimeneas litorales (sea stacks)

• Erosion selectiva corta cuevas marinas en las rocas de la costa, eliminando zonas de rocas mas debiles. A medida que las cuevas marinas se extienden a traves de los frentes de tierra o cuando colapsan los techos de las cuevas, se producen arcos litoralesarcos litorales (sea archs)

Chimenea litoralChimenea litoral

Chimeneas Chimeneas litorales,litorales,Cabo RojoCabo Rojo

Arcos litorales: Arcos litorales: California y California y

HawaiiHawaii

Deposicion de costasDeposicion de costas

• PlayasPlayas– Acumulaciones de arena, cantos

(pebbles) o guijarros (cobbles) a lo largo de la linea de costa en la zona de rompiente

– Producidas por corrientes que llevan derrubios a la costa o por erosion marina

– Representan un equilibrio entre accion del oleaje y suministro de sedimentos

Cont. PlayasCont. Playas• BermasBermas – se forman en la cabecera o

backshore – Tienen superficies planas a un poco empinadas,

a medida que la batida (swash) pierde velocidad por la friccion y perdida de agua que infiltra en el sedimento de la playa, llevando a deposicion.

– Parte de la playa mayormente sobre el agua e influenciada activamente por las olas en algun punto de la marea. Deposito de material en una linea de costa activa (http://en.wikipedia.org/wiki/Beach).

– Algunas playas tienen 2 o mas bermas (verano e invierno)

Cont. PlayasCont. Playas

http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol100/lectures/30.html

Entre lineas de marea alta y baja

Entre marea alta normal y margen de la playa

Ejs. de Ejs. de bermasbermas

http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/bermcutDanaPt.jpg

https://www.comfsm.fm/~dleeling/sakau/kosrae03.html

Cont. PlayasCont. Playas• Beach face - Pendiente (suave a empinada)

hacia el mar desde la berma– Durante marejadas bajas y suaves en verano,

olas desarrollan una berma; durante olas altas y empinadas en invierno, olas destruyen la berma y transportan material hacia el mar

– Pendiente del beach face esta relacionada al tipo de breaker

– Relacion de pendiente y tamano de particulas: tamanos grandes - pendientes empinadas, pequenos – suaves

– Seleccion pobre (poor sorting) causa poca infiltracion en la batida (swash) y pendientes empinadas

Cont. PlayasCont. Playas• Barreras prelitorales (longshore bars) y

valles prelitorales (longshore troughs) se pueden formar hacia el mar desde el beach face, asociados con la posicion de las olas de rompiente– Posicion de breakers determina el tamano,

lugar y profundidad, y las barras pueden migrar con variaciones de altura y pendiente de la ola, y el tipo de breaker

http://www-class.unl.edu/geol101i/14b_coasts%20deposition.htm

Cont. PlayasCont. Playas• Beach cusps (cuspides) – espaciadas

regularmente– Forman la parte superior del beach face y la

parte externa de la berma– Se entuentran en algunas playas– Pocos m o menos a traves generalmente,

construidas de cualquier tamano de grano– Formacion:

•Cada ola que llega al beach face se divide por las proyecciones al mar de las cuspides

•El swash en cada lado de las proyecciones fluye hacia el swale (hondonada), entre los horns de las cuspides, encontrandose en el centro, donde regresa hacia el mar

Cont. PlayasCont. Playas– Cont. Formacion de beach cusps

•Separacion del swash causa disminucion de velocidad y deposicion de granos gruesos en los horns

•Backwash en el centro del swale se lleva el sedimento fino, depositandolo en la parte hacia el mar del swale

•El backwash desde el swale entonces se encuentra la ola que viene, retardando su progreso hacia el swale y por lo tanto dirigiendo el flujo principal del swash contra las cuspides

•No se sabe bien como se forman en beach faces que son planas o con pendientes uniformes

Beach cuspsBeach cusps

http://www.kootenay-lake.ca/beach/beachcusps/index.html

Flechas litorales (spits)Flechas litorales (spits)• Cresta (ridge) de sedimento conectada

por una terminacion a tierra y terminando en mar abierto al otro lado

• Cuando hay dobleces marcados en la linea de costa, donde el sedimento continua moviendose en la misma direccion y se deposita en aguas mas profundas, en vez de continuar alrededor de la esquina

• A menudo el extremo en el agua se curva hacia tierra en respuesta a la direccion dominante de la corriente litoral: recurved spit o hooked spit

Cont. Flechas litorales Cont. Flechas litorales (spits)(spits)

• Tiene un volumen grande de sedimento bajo la superficie

• Crecen barriendo barras sumergidas o crestas de playa alrededor de la terminacion de la flecha, dandole una apariencia acostillada

• Pueden alterar la refraccion de olas y desarrollar formas complejas, a medida que crecen

Dungeness Spit, Puget Sound, Dungeness Spit, Puget Sound, WAWA

http://www.ecy.wa.gov/programs/sea/pugetsound/bluffs/dungeness.html

Cape Cod, Cape Cod, BostonBoston

Barras de bahia (baymouth Barras de bahia (baymouth bar)bar)

• Si una flecha se extiende a traves de una bahia, se convierte en una barra de bahiabarra de bahia

• Esta alrededor de la parte hacia tierra de la bahia como una laguna

• Tienden a formarse a traves de bahias donde las corrientes son debiles, lo que permite que una flecha se extienda de un lado a otro

• La laguna gradualmente se llena de sedimento y materia organica, cambiandola a pantanos

Flechas y barras, Flechas y barras, MassachusettsMassachusetts

Barra de bahia en costa del Barra de bahia en costa del Lago MichiganLago Michigan

www.uwgb.edu/dutchs/EarthSC202Slides/coasslid.htm

TombolosTombolos

• Flechas litorales que crecen hacia islas costa afuera (offshore), eventualmente conectando las islas con la tierra

• A medida que las olas encuentran aguas someras alrededor de las islas, disminuyen la velocidad y son refractadas alrededor de la isla– Lleva a que las direcciones de corriente

litoral converjan en el lado opuesto a viento de la isla, donde se acumulara el sedimento

http://geology.about.com/library/bl/images/bltombolo.htm

Tombolos

Barras de barrera e islas Barras de barrera e islas barrerabarrera

• Barras largas y elongadas, usualmente compuestas de arena, costa afuera y paralelas a la linea de costa, pero usualmente no adjuntas a tierra firme

• Separadas de tierra firme (3-30 km costa afuera) por una laguna

• Se pueden extender por 10-100 km de largo, anchos de algunos cientos a miles de m, elevacion sobre nivel del mar <5 m

• Ocurren en 10-13% de las costas mundiales

Cont. Barras de barrera e islas Cont. Barras de barrera e islas barrerabarrera

• Lado hacia el mar – playas de gradiente bajo que cambian su forma durante tormentas

• Lado hacia tierra – lagunas, salinas (salt marshes), llanos de lodo mareales (tidal mud flats)

• Se encuentran dunas de gran altura en las barras, y el resto es bastante plano

• Muy susceptibles a tormentas – lugares peligrosos para habitar


• Consenso es que las islas barrera tienen una historia de desarrollo asociada con subida del nivel del mar despues de glaciacion, y que las islas barrera han migrado hacia la costa con el tiempo

www.geo.hunter.cuny.edu/bight/beach.html


• Durante tormentas, se puede romper (breach) la barra y se forman nuevas entradas a traves de la barra y se depositan washover fans– Entradas segmentan la barra en diferentes

islas y conectan la laguna con mar abierto– Agua que se mueve hacia tierra por las

entradas en mareas altas mueve arena y deposita un delta mareal de inundacion (flood tidal delta) en el interior de la isla barrera, y un delta de marea menguante (ebb tidal delta) en marea baja en el lado del oceano

http://www.geosci.unc.edu/faculty/glazner/Images/http://www.geosci.unc.edu/faculty/glazner/Images/Coastlines/barrier.htmlCoastlines/barrier.html

Ej. de islas barrera

Ebb-tidal deltaEbb-tidal delta

facweb.furman.edu

Casi 300 islas barrera bordean Casi 300 islas barrera bordean costas atlantica y del Golfocostas atlantica y del Golfo

Tipos de costas (Johnson – 1919)Tipos de costas (Johnson – 1919)1) Costas de inmersion (submergence):

sumersion de la costa por subida del nivel del mar o por subsidencia de la tierra

2) Costas de emersion (emergence): formadas por el levantamiento de la tierra o porque el nivel del mar baje. Tipicamente tienen lineas de costa de relieve bajo y terrazas marinas.

3) Costas naturales: dominadas por varios procesos superficiales. Ej. deltas, llanos aluviales, arrecifes de coral y costas falladas

4) Costas compuestas: rasgos de los tipos de tipos de costa mencionados

Terrazas marinas expuestas por Terrazas marinas expuestas por levantamiento, cerca de Santa levantamiento, cerca de Santa

Barbara, CaliforniaBarbara, California


Terrazas Terrazas marinas,marinas,CaliforniaCalifornia

http://quake.usgs.gov/research/geology/lidar/example4.html

http://earthweb.ess.washington.edu/EPIC/Collections/Shelton/images/EP_0056_JS_SH_44.jpg

Arrecifes de coralArrecifes de coral• Crecimiento de corales y algas en

oceanos tropicales produce lineas de costa dominadas por arrecifes

• Condiciones necesarias: aguas someras y con temperaturas de 77-86 oF

• 3 tipos de arrecifes (reconocidos por Darwin):

1) Arrecifes marginales (fringing) – crecen a lo largo de la linea de costa en zonas curvilineas que varian en grosor entre cientos de m – 1 km. No ocurren donde agua fresca diluye la marina y hay sedimentos. Zona intermareal (intertidal)

Arrecife marginal tipico, Arrecife marginal tipico, alrededor de una isla tropical alrededor de una isla tropical

en el Pacificoen el Pacifico


Cont. Arrecifes de coralCont. Arrecifes de coral

• Cont. 3 tipos de arrecifes:

2) Arrecifes de barrera – crecen justo offshore (costa afuera), separados de la tierra por lagunas. Crecimiento mas activo de corales ocurre en el lado hacia el mar, pero tambien esta sujeto a olas de tormenta. Great Barrier Reef – arrecife de barrera mas grande del mundo, que se extiende >2000 km a lo largo de la costa australiana

Great Barrier Reef, Great Barrier Reef, AustraliaAustralia

http://offtheplanet.typepad.com/photos/queensland_australia/great_barrier_reef_6.html

http://www.reefhq.com.au/about/images/cre_map.gif

Cont. Arrecifes de coralCont. Arrecifes de coral

• Cont. 3 tipos de arrecifes:3) Atolon (atoll) – consiste de un arrecife

circular alrededor de una laguna. No tienen la isla central que tienen los de barrera, y se alzan solo algunos metros sobre el nivel del mar

• Origen y evolucion de arrecifes:– **Teoria de subsidencia de Darwin –

resulta en depositos gruesos– Teoria de control glacial de Daly –

resulta en depositos finos

Formacion de atolon:

Corales empiezan a crecer alrededor de una isla

oceanica, formando un arrecife marginal. Si las

condiciones son favorables, el arrecife continuara

expandiendose. La isla interior usualmente

comienza a bajar y el arrecife marginal se convierte en uno de

barrera. Cuando la isla se hunde completamente,

dejando un anillo de coral creciente con una laguna

en el centro, se llama atolon. Proceso puede

tomar hasta 30 millones de años.

http://www.oceanservice.noaa.gov/education/kits/corals/media/supp_coral04a.html

Ejemplo de atolonEjemplo de atolon

www.ventanasvoyage.com/Tuamotus.htm

Linea de costa (Shorelines)

Documents

Transcript of Linea de costa (Shorelines)