Linea de costa (Shorelines) GEOL 4017: Cap. 16 Prof. Lizzette Rodríguez

Olas 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. 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. 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

Marejadas http://www.gothidef.com/Hawaii.htm http://media.apn.co.nz/webcontent/image/jpg/25surf.jpg

Cont. 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=(2pd/L), d=profundidad de agua bajo el centro de orbita, L=largo de onda

Cont. 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 de particulas de agua en aguas profundas Base del oleaje: d~(L/2)

Movimiento de objeto flotante – avance de forma de ola sin que avance el agua de su posicion original

Cambios 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

Breakers 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. 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 mueve sobre el litoral

Ambiente cercano al litoral http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

ocurren en playas de pendientes empinadas. Hay una fila de breakers. Spilling breakers: vienen de olas largas que rompen en playas de pendientes suaves. Hay varias filas de breakers. http://www.seafriends.org.nz/oceano/waves.htm Plunging breakers: ocurren en playas de pendientes empinadas. Hay una fila de breakers. Photo: Jeff Devine

Tsunamis 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. 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 desplazamiento de suelo oceanico

Tsunami-26/dic/04: terremoto Sumatra-Andaman http://www.islamic-relief.com/ images/appeals/indonesia/damage-330.jpg www.iiees.ac.ir/.../Tsunami/tsunami_pic_e.html

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) 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

Image by NOAA Efectos de storm surge Huracan Katrina

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. 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) 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 resaca http://www.ripcurrents.noaa.gov/graphics.shtml http://www.ripcurrents.noaa.gov/overview.shtml

Corriente de resaca, Florida, despues de huracan Jeanne Big Sur, California http://www.ripcurrents.noaa.gov/graphics.shtml

Refraccion 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 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 olas

Flexura de ola alrededor del limite de una playa, California

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 a, 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 litorales

Circulacion en corrientes de resaca http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

Corrientes de resaca de celdas multiples http://meted.ucar.edu/marine/ripcurrents/NSF/print.htm

Erosion 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) 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 Rojo

Abrasion intensa en la zona de arrastre: rocas redondeadas (California)

Acantilado de arenisca erosionado por oleaje, British Columbia, Canada

Cont. Acantilados (sea 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 abrasion (wave-cut platforms) Acantilados en recesion dejan atras una superficie relativamente plana en forma de banco – plataforma 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 plataforma de abrasion http://www.rgs.edu.sg/events/geotrip/cliff.html

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

Cont. Plataformas de abrasion A medida que retroceden los acantilados, pueden quedar restos aislados de roca en la plataforma de abrasion – chimeneas 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 litorales (sea archs)

Chimenea litoral

Chimeneas litorales, Cabo Rojo

Arcos litorales: California y Hawaii

Deposicion de costas Playas 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. Playas Bermas – 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. Playas Entre lineas de marea alta y baja Entre marea alta normal y margen de la playa http://www.geol.umd.edu/~jmerck/geol100/lectures/30.html

Ejs. de bermas http://jan.ucc.nau.edu/~rcb7/bermcutDanaPt.jpg https://www.comfsm.fm/~dleeling/sakau/kosrae03.html

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

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

Cape Cod, Boston

Barras de bahia (baymouth bar) Si una flecha se extiende a traves de una bahia, se convierte en una barra 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, Massachusetts

Barra de bahia en costa del Lago Michigan www.uwgb.edu/dutchs/EarthSC202Slides/coasslid.htm

Tombolos 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

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

Barras de barrera e islas barrera 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 barrera 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

Cont. Barras de barrera e islas barrera 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

Cont. Barras de barrera e islas barrera 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

Ej. de islas barrera http://www.geosci.unc.edu/faculty/glazner/Images/Coastlines/barrier.html

Ebb-tidal delta facweb.furman.edu

Casi 300 islas barrera bordean costas atlantica y del Golfo

Tipos de costas (Johnson – 1919) Costas de inmersion (submergence): sumersion de la costa por subida del nivel del mar o por subsidencia de la tierra 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. Costas naturales: dominadas por varios procesos superficiales. Ej. deltas, llanos aluviales, arrecifes de coral y costas falladas Costas compuestas: rasgos de los tipos de tipos de costa mencionados

Terrazas marinas expuestas por levantamiento, cerca de Santa Barbara, California www.uwgb.edu/dutchs/EarthSC202Slides/coasslid.htm

Terrazas marinas, California 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 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): 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, alrededor de una isla tropical en el Pacifico www.uwgb.edu/dutchs/EarthSC202Slides/coasslid.htm

Cont. 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, Australia http://www.reefhq.com.au/about/images/cre_map.gif http://offtheplanet.typepad.com/photos/queensland_australia/great_barrier_reef_6.html

Cont. 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 atolon www.ventanasvoyage.com/Tuamotus.htm