Estuarios

IntroducciónTipos de estuarios

De cuña saladaParcialmente mezcladoVerticalmente homogéneoDe circulación negativa

Sedimentación en estuarios

Introducción

La palabra estuario proviene del latín aestus que significa marea.Para la mayor parte de la gente, un estuario es donde se encuentra un río con el mar.La definición de Fairbridge (1980):

“Un estuario es un entrante de mar que se introduce en un valle fluvial río arriba hasta el límite donde se dejan sentir las mareas”.

IntroducciónLas partes de un estuario son tres:

Sector marino o estuario bajo: está en libre conexión con el mar abierto y es donde dominan los procesos marinosSector medio: está sujeto a fuertes mezclas entre el agua dulce aportada por el río y el mar.Sector fluvial o estuario alto: el agua es dulce pero se dejan sentir diariamente la acción mareal

La mayor parte de los actuales estuarios son geológicamente muy jóvenes, pues se han desarrollado a partir del último ascenso del nivel del mar interglacial que inundó las desembocaduras de los sistemaas fluviales.Si en los estuarios predominase la sedimentación de los materiales aportados por el río, tendríamos un delta más que un estuario.

Partes de un estuario

Estuario alto Estuario medio Estuario bajo

Tipos de estuariosLa diferencia fundamental entre los distintos tipos de estuarios estriba en las variaciones entre la descarga fluvial y el rango mareal.Dichas variaciones afectan al grado de mezcla entren agua dulce y agua salada.En función del grado de mezcla se pueden reconocer tres tipos de estuarios principales:

De cuña salada.Parcialmente mezcladoVerticalmente homogeneo (o bien mezclado)

De cuDe cuñña saladaa salada

Parcialmente Parcialmente mezcladomezclado

Verticalmente Verticalmente homoghomogééneoneo

Estuario de cuña saladaSe desarrolla cunado un río desemboca en un mar sin mareas (micromareal).El agua dulce menos densa, circula por encima del agua salada más densa.Como no existen corrientes mareales, que puedan producir mezclas, se puede considerar una cuña salada que va penetrando y adelgazándose aguas arriba del río.Entre el agua dulce y salda hay un marcado gradiente de densidad y de salinidad formándose una haloclinahaloclina muy definida.Las isohalinasisohalinas tienden a disponerse de manera horizontal

Debido a que una masa de agua se está moviendo sobre otra, se produce un rozamiento en la interfase, que puede producir turbulencias y generar una serie de ondas internas a lo largo dela interfase. Las cuales pueden romper el límite y eyectar parte de agua salada dentro de la capa superior.

Estuario de cuña salada

La posición de la cuña salada depende del caudal fluvial. Cuando el caudal es pequeño, la cuña salada puede penetrar más aguas arriba del río.Solamente los ríos con muy poco aporte de sedimentos pueden generar estuarios de cuña salada.Si la descarga de sedimentos es alta, la tendencia es a que se construya un delta.

Estuario parcialmente mezcladoOcurren donde un río desemboca en un mar con rango mareal moderado (mesomareal).Las corrientes mareales son significativas y toda la masa de agua hay momentos que se mueven arriba y abajo del estuario con el flujo y con el reflujo.Se producen fenómenos de mezcla debidos a la fricción entre las aguas, las corrientes mareales, y la fricción con el fondo.Los procesos de mezcla se producen tanto por la subida de agua salada como por hundimiento del agua dulce.Estos procesos de mezcla en dos vías a través de la haloclinahaloclina hace que esta esté mucho peor definida.

El agua dulce que fluye en dirección al mar, es ahora mezclado con una relativa alta proporción de agua salada. De tal manera que para compensar esa mezcla, el flujo que se produce en dirección a tierra (sin tener en cuenta las corrientes mareales) mucho mayor que en los estuarios de cuña salada.

Estuario parcialmente mezcladoLas corrientes causadas por los procesos de mezcla de agua dulce y agua salada en los estuarios de cuña salada y principalmente en los parcialmente mezclados se denominan corrientes corrientes residualesresiduales.Las corrientes residualescorrientes residuales, típicamente son menores en magnitud que las corrientes mareales sobreimpuestas a ellas. Representan del orden del 10%.Aunque las corrientes residualescorrientes residuales son de poca magnitud, tienen gran importancia cuando se tienen en cuenta los procesos de transporte y sedimentación en los distintos tipos de estuarios

Río arriba, hacia el interior del estuario, el flujo neto en dirección a tierra de las aguas del fondo va disminuyendo, mientras que el flujo neto superficial en dirección al mar aumenta.

Cuando la profundidad a la cual no hay movimiento neto de agua ni en dirección al mar ni en dirección a tierra en un perfil vertical de velocidades, toca el fondo del estuario se le denomina punto nulopunto nulo o nodalnodal, que tiene importantes repercusiones en los procesos de sedimentación.

Más que un punto se trata de una zona, cuya posición no es estática sino que cambia en función del ciclo mareal (mareas vivas/mareas muertas) y de las descargas fluviales (verano/invierno).

Punto nulo o nodal

Estuario verticalmente homogéneo

Son estuarios anchos, someros, con rango mareal alto donde las corrientes mareales son más fuertes comparadas con el caudal del río.La columna de agua se encuentra totalmente mezclada, no habiendo variaciones en la vertical de salinidad, guardando las isohalinasisohalinasuna disposición verticalSe produce un gradiente de aumento de salinidad en dirección al mar,y hacia la margen izquierda en el hemisferio norteEn planta suelen tener una morfología en embudo.

Estuario verticalmente homogéneo con la disposición vertical de las isohalinasisohalinas.

En el hemisferio Norte la fuerza de Coriolis hace que el agua salada entre al estuario por la margen izquierda (mirando aguas abajo), mientras que la salida del agua dulce se hace por la margen derecha.

Esto provoca una zona de mezcla de aguas lateralmente en la horizontal más que en la vertical, desarrollándose también corrientes corrientes residualesresiduales.

También tiene influencia en la distribución de los organismos, los de agua dulce ocuparan la mergenderecha y los de agua salada la izquierda.

Estuario de circulación negativaExiste un cuarto tipo de estuarios que se suele dar en regiones áridas. Donde una gran evaporación hacia el interior del estuario produce un aumento de la salinidad y por tanto de la densidad.Esta agua hipersalina es más densa que la marina, introduciéndose por debajo de esta pegada al fondo en dirección al mar.Esto provoca un flujo de agua marina hacia tierra por superficie.

Disposición de las isohalinasisohalinas en un estuario de circulación negativa

Sedimentación en estuariosLa mayor parte de los sedimentos depositados en los estuarios bien desarrollados son fangos arcillosos.Sabemos que la velocidad de decantación de los fangos son muy pequeñas, por lo que el depósito de fangos no debería realizarse con facilidad.¿Cuáles son los mecanismos que favorecen la decantación de las partículas fangosas?

La formación de agregados biológicosFloculación

Agregados biológicos

Se dan como resultado de la ingestión de partículas arcillosas por los organismos y su subsecuente excreción fecal.Los pelletspellets fecalesfecales que pueden llegar a ser de hasta 5 mm de largo, tienen velocidades de decantación de cmcm/s/s más que de mmmm/h/hcomo le correspondería a esas partículas sueltas.

FloculaciónTiene lugar cuando actúan las fuerzas de atracción molecular conocidas como las Fuerzas Fuerzas de van de van derder WaalsWaals. Estas fuerzas no son particularmente fuertes, pero su intensidad varía inversamente al cuadrado de la distancia entre dos partículas de arcilla, llegando a ser importantes cuando dichas partículas están lo suficientemente próximas entre si.En agua dulce la floculación no tiene lugar porque las partículas de arcilla tienen cargas electrostáticas negativas y cuando están próximas, lejos de actuar las Fuerzas de var derWaals, se repelen por ser del mismo signo.

Floculación

En presencia de agua de mar, al tener cationes libres, estos interaccionan con las cargas negativas de las partículas de arcilla neutralizándolas, pudiendo entonces actuar las Fuerzas de van Fuerzas de van derder WaalsWaals si las partículas están lo suficientemente próximas y formar flflóóculosculos.La floculación es un proceso importante en aquellas partes de los estuarios donde se produce mezcla de agua dulce y salada.

FloculaciónHay tres vías principales por las que se pueden aproximar unas partículas a otras para que actúen las Fuerzas de van der Waals:

1. Por turbulencia en la columna de agua debida a la acción del viento o de las corrientes.

2. Por el movimiento Browniano: movimiento errático de las partículas de arcilla en el seno de un fluido.

3. Por captura de partículas pequeñas por partículas más grandes.

Por otra parte, las sustancias orgánicas (mucus orgánico y films producidos por la actividad bacteriana) pueden absorber partículas de arcilla por tener carga positiva.

Sedimentación en estuariosAunque la floculación explica como partículas muy finas pueden decantar, no explica la tendencia que hay en los estuarios con rango mareal apreciable a acumular sedimentos finos en dirección a tierra.Hay tres factores que pueden explicar este hecho:

El fenómeno de “settlingsettling laglag”.La asimetría mareal.Los rápidos cambios en la velocidad de las corrientes mareales asociados a las inundaciones y desagües de las llanuras fangosas desarrolladas en los estuarios.

Sedimentación en estuariosAsimetría mareal:

Según se propaga la onda de marea dentro de un estuario, la cresta de la onda (pleamar) viajará más rápidamente que el surco (bajamar).Esto es debido a que la velocidad de propagación depende de la profundidad (cuanto menor profundidad mayor es el efecto de rozamiento con las paredes y fondo del estuario).Esto da como resultado un retardo en el retorno de la marea, prolongándose el repunte de la pleamar que es cuando puede tener lugar el depósito desde la suspensión.

Sedimentación en estuariosRápidos cambios en la velocidad de las corrientes mareales asociados a las inundaciones y desagües de las llanuras fangosas desarrolladas en los estuarios.

Según sube la marea, un gran volumen de agua tiene que fluir a través de una relativamente pequeña sección que supone el canal mareal principal.Por lo tanto la velocidad será alta y se podrán depositar sedimentos gruesos en el fondo del canal.Cuando el agua rebasa el borde del canal pierde rápidamente su velocidad y puede tener lugar la decantación de partículas fangosas.Pues cuando las llanuras fangosas asociadas a un estuario, están próximas a la línea de la pleamar, se acentúa más este fenómeno favoreciendo aún más el depósito de fangos hacia tierra.

Rápidos cambios en la velocidad de las corrientes mareales asociados a las inundaciones y desagües de las llanuras fangosas desarrolladas en los estuarios.

pleamar

pleamar

bajamar

tiempo

flujo

reflujo

Sobre llanura fangosa

Sobre llanura fangosa

En canal mareal

Sedimentación en los diferentes tipos de estuarios

Aunque los principios generales de la sedimentación en estuarios acaba de ser expuesto, y son aplicables a todos los estuarios, el patrón de circulación en los diferentes estuarios produce diferentes patrones de sedimentación.

Sedimentación en los estuarios de cuña salada.

Están dominados por el caudal fluvial que va en superficie, con solamente un pequeño movimiento de agua salada en dirección a tierra que va por el fondo.Prácticamente, la totalidad del material en suspensión en el estuario es aportado por el río más que de origen marino.Únicamente el material más grueso decantará, atravesará la haloclina y se depositará en el fondo.

Sedimentación en los estuarios de cuña salada.

El resto del material es llevado a mar abierto donde la influencia fluvial disminuye.Aquí se darán procesos de mezcla y floculación que facilite el depósito de los fangos.Si el aporte de sedimentos es muy grande y la acción del oleaje es poca, se puede desarrollar un delta mas que un estuario.

Sedimentación en los estuarios parcialmente mezclados

El flujo por el fondo río arriba del agua marina en estos estuarios, es suficientemente fuerte como para transportar sedimentos en esa dirección hasta el punto nulopunto nulo.El material movido puede ser tanto de naturaleza naturaleza fluvialfluvial, que ha floculado por el contacto con agua salada y que decanta a lo largo de la columna de agua, como de naturaleza marina.naturaleza marina.Se forma en esa zona el Se forma en esa zona el mmááximo de turbidezximo de turbidez, con , con concentraciones de sedimentos en suspensiconcentraciones de sedimentos en suspensióón n que varque varíían de an de 100100--200 200 mglmgl--11 para estuarios con para estuarios con rango mareal moderado. Hasta valores de rango mareal moderado. Hasta valores de 11--10gl10gl--11 para estuarios con rango mareal alto.para estuarios con rango mareal alto.

Sedimentación en los estuarios parcialmente mezclados

El tamaño de grano de los sedimentos en suspensión suele ser generalmente menor de 10 10 µµmm. . La turbulencia en este punto junto con las altas concentraciones de sedimentos en suspensión acentúan la floculacifloculacióónn de arcillas. Con altas descargas fluviales el mmááximo de ximo de turbidezturbidez se mueve aguas abajo del estuario.Con descargas fluviales muy pequeñas el mmááximo de turbidezximo de turbidez se debilita y está mal definido.

Sedimentación en los estuarios parcialmente mezclados

En los estuarios parcialmente mezclados en los que el rango mareal es grande, los ciclos mareas mareas vivas/mareasvivas/mareas muertas afectan de la siguiente manera:

En mareas muertasmareas muertas se produce aumento en la concentración y sedimentación de parte del mmááximo de turbidezximo de turbidez.En mareas vivasmareas vivas se produce disminución en la concentración y resuspensión del mmááximo de turbidezximo de turbidez.

SituaciSituacióón generaln general

Marea muertaMarea muerta

Marea vivaMarea viva

Sedimentación en los estuarios verticalmente homogéneos

En el hemisferio Norte se depositan los sedimentos de procedencia marina en la margen izquierda del estuario.En el hemisferio Norte se depositan los sedimentos de procedencia continental en la margen derecha.En el hemisferio Sur ocurre al revés.

Sedimentación en los estuarios de circulación negativa.

Estos estuarios se dan en zonas de clima árido donde el aporte de sedimentos es generalmente pequeño debido a las bajas tasas de meteorización en estos climas.Prácticamente no hay ningún sedimento fino de origen fluvial que sea transportado en suspensión en dirección al mar por las aguas hipersalinas que se hunden y van por el fondo