GLACIACIONES

Cedomir Marangunic, Ph. D.

1ª parte  LAS GRANDES GLACIACIONES EN LA TIERRA  POSIBLES CAUSAS QUE LAS ORIGINAN 2ª parte  ¿QUÉ ES EL CUATERNARIO?  LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO

EL RETROCEO DE LOS GLACIARES Y GLACIACIONES

Desde más de dos siglos se conoce el proceso de retroceso de los glaciares. La gran mayoría de los glaciares en el mundo, se encuentran en un proceso de retroceso con reducción de su masa y volumen, lo que en términos glaciológicos se denomina “balance de masa negativo”. Esta disminución de masa se está produciendo, de manera intermitente, desde el ápice de la última glaciación del Cuaternario, ocurrido aproximadamente 18.000 años atrás (21.000 a 15.000), como respuesta de los glaciares a cambios climáticos globales debidos a causas naturales.

1ª parte LAS GRANDES GLACIACIONES EN LA TIERRA POSIBLES CAUSAS QUE LAS ORIGINAN 2ª parte ¿QUÉ ES EL CUATERNARIO? LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO

Formación de la Tierra aprox. 4,5 mil millones de años atrás.

LAS EDADES DE HIELO EN LA TIERRA.

Las principales edades frías en la Tierra, identificadas según depósitos glaciales (tilitas, varves, bloques erráticos) y estrías glaciales en el basamento rocoso. La altura de las barras indica, la intensidad de los períodos glaciales (son más bien especulaciones para las glaciaciones entre 2,2 y 2,4 mil millones de años atrás). Durante la glaciación “Bola de Nieve”, los océanos se congelaron casi íntegramente durante 200 millones de años.

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En el Pleistoceno (último millón de años) ocurrieron cuatro edades de hielo. ( 1 billon de años = mil millones)

Miles de millones de años antes del presente

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EVIDENCIAS DE LAS GLACIACIONES EN EL PASADO.

 Dos glaciaciones en el Precámbrico; presencia de tilitas, varves, estrías, en la formación Gowganda (Lago Huron) de 2,5 a 2,0 M millones de años  ”Bola de nieve”, tilitas 800-750 millones de años en formaciones de todos los continentes excepto Antártica. Evolución de plantas con clorofila (algas azul verdosas); producen fotosíntesis y oxígeno libre a partir de CO2, y ozono que refleja la radiación solar en onda corta.  Tilitas de 400-300 millones de años (Permo-Carbonífero, Gondwana) – Africa en el Polo Sur, amplias tilitas.  Débil evidencia para glaciación en el Devónico.  Glaciaciones del Cuaternario, el último millón de años.

EXTENSIÓN DE LA GLACIACIÓN PERMO-CARBONÍFERA.

Durante la glaciación Permo-Carbonífera, las masas terrestres de la Tierra estaban unidas formando el supercontinente Pangea, que se muestra visto desde el Polo Sur hacia latitudes mayores. Los actuales continentes sureños – África, Australia y Sur América (incluida India) – estaban agrupados juntos con la Antártica cerca del Polo Sur, en una masa terrestre denominada Gondwana. La sábana de hielo se extendió hacia el Norte, a lo menos hasta la latitud de 40º Sur. MacDougall, 2003.

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA DE LAS AGUAS OCEÁNICAS ¿Y DE LA TIERRA?, EN LOS ULTIMOS 60 MILLONES DE AÑOS.

Mas alta

Temperatura

Gráfico basado en análisis de isótopos del oxígeno en fósiles de sedimentos marinos profundos. Ha habido un gradual descenso de temperatura desde aproximadamente 55 millones de años atrás, con una especialmente brusca caída entre los 40 y 35 millones de años atrás y, nuevamente, en los últimos millones de años cuando comenzaron las glaciaciones en la Antártica y en el hemisferio Norte.

Mas baja

Tiempo en millones de años

LAS GLACIACIONES DEL CUATERNARIO: Extensión de la cubierta de hielo durante las glaciaciones del último millón de años

TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. A.

DISTRIBUCIÓN DE LA ENERGÍA SOLAR.

1)

Deriva de los polos (Wegener, 1900). Glaciares se forman cuando las áreas polares son tierra (desconocía el polo Norte).

2)

Precesión de los equinocios (Croll, 1868). Ocurre en ciclos de 21.000 años. Hoy, veranos en hemisferio Sur coinciden con mayor cercanía al sol. Invierno

X

Verano

hemisferio Sur hoy

3)

Oblicuidad de la eclíptica (Croll, 1868). Hoy inclinación del eje terrestre con respecto al sol es de 23º1/2, cambia +/- 2º1/2 cada 40.000 años. Inviernos más fríos cuanto más grande es la inclinación. 23º1/2

4)

Eccentricidad de la órbita terrestre alredeor del sol. Varía en ciclos de 92.000 años. Más elíptica .... estaciones más marcadas .... inviernos más fríos.

5)

Teoría astronómica (Milankovic, 1930). Combinación de precesión, oblicuidad y eccentricidad.

TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES.

B. VARIACIONES DE LA ENERGÍA SOLAR. B.1. EMISIÓN VARIABLE DESDE EL SOL. 1)

Enfriamiento del sol (circa 1790) gradual en 5 billones de años, desde la creación “instantánea”.

2)

Enfriamiento de la Tierra (circa 1800). El calor heredado del sol se disipa lentamente. Condiciones glaciales aparecen tras 3 billones de años.

3)

Fluctuación de la constante solar (Abbott, 1920). 1,94 cal/min/cm2 cambia entre 0,5 y 3%. Produce 2º a 4º de cambios de temperatura en la Tierra.

4)

Variaciones cíclicas de las manchas solares (Willett, 1950), en ciclos de 11, 43 y 263 años. Se correlaciona en fase con fluctuaciones climáticas cada 124.399 años.

TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES. B.2. BLOQUEO DE LA ENERGIA SOLAR POR MATERIA EN EL ESPACIO. 5)

Nubes opacas (“hoyos”) en la galaxia son cortinas de polvo cósmico (Menzel, 1945).

5)

Dióxido de carbono (Chamberlin, 1890). Permite el paso de la radiación solar, pero atrapa la radiación infrarojo emitida por la Tierra. Varía hasta 20x en lugares y tiempo. Frío cuanto más bajo el CO2.

5)

Vapor de agua. Abundante y variable (0,2 a 2 %). Atrapa el rojo e infrarojo emitido por la Tierra. Menos frío cuanto más abundante.

5)

Polvo volcánico (Humphreys, 1925). Erupciones originan nubes de polvo en la estratósfera, por 2 o más años, que absorben principalmente el ultravioleta solar. Más frío, hasta 5ºC.

5)

Tormentas (Huntington, 1910). Mas calor intensifica el cinturón de tormentas .... produce 10% más de nubes .... reduce 6º la temperatura.

5)

Nubosidad (Simpson, 1925). Más calor .... mayor circulación y evaporación .... más nubosidad. Frío y húmedo inicial, luego cálido y húmedo.

5)

Ozono. Absorbe principalmente la energía de onda corta (solar).

C.

TEORÍAS PARA LAS CAUSAS DE GLACIACIONES.

EFECTOS TOPOGRÁFICOS DE EVENTOS DIASTRÓFICOS.

C.1. CONFIGURACIÓN DE TIERRAS Y MARES. 1)

Deriva Continental (Wegener, 1900). Gondwana .... un gran continente, gran glaciación antigua, en un centro polar.

2)

Continentalidad (Brooks, 1930). Mares extensos, veranos más fríos.

3)

Deriva oceánica (Ewing y Donn, 1954). Mar polar abierto .... humedad y nieve sobre continente .... nivel del mar baja .... circulación oceánica se interrumpe (entre Noruega y Groenlandia) .... se forma hielo en el polo Norte. Luego, glaciares no se nutren .... retroceso glaciar.

4)

Circulación oceánica profunda (Salisbury, 1890). Evaporación ecuatorial .... corrientes cálidas densas descendentes .... circulan al Norte .... polos más cálidos y ecuador más frío. Opuesto hoy en día.

5)

Deriva de la corteza terrestre (Hapgood). Tierras y montañas en los polos causa glaciaciones. Desbalance eccéntrico de casquete fuerza la corteza a nueva posición .... deglaciación.

6)

Extensión de la plataforma de hielo de la Antártica. Si son chicas .... humedad y nieve en el interior continental .... crecen. Si son grandes .... interior continental seco .... glaciares retroceden.

C.2. ELEVACIÓN DE MONTAÑAS. 7)

Episodios aperiódicos de formación de montañas. Aumenta la precipitación orográfica, se inician glaciares de montaña .... más frío provoca glaciación.

8)

Elevaciones continentales cíclicas (Landes, 1950). En una tierra en contracción océanos más profundos y continentes más elevados .... glaciaciones. Colapso de continentes .... reducción de cotas ... deglaciación.

TEORÍA DE MILANKOVIC, EL MOTOR DE LAS GLACIACIONES

Actualmente se acepta a la Teoría de Milankovic como el motor principal de las glaciaciones, influyendo en el origen de otros procesos importantes como la mayor, o menor, presencia de CO2, metano y vapor de agua en la atmósfera y en la circulación oceánica profunda. También se acepta como importante para el inicio de una glaciación la presencia de una masa continetal, y montañas, en una posición polar.

EL SISTEMA CUATERNARIO  Es el ápice de la secuencia de eventos en la historia de la Tierra.  Incluye lo que ocurre hoy en día. Permite entender el pasado geológico.  Abarca grandes cambios climáticos. Los mayores, en amplitud y rapidez, en la historia de la Tierra.  Los cambios climáticos, por causa y efecto, se relacionan con: - Aparición y desaparición de grandes masas de hielo, - Cambios de suelos helados a temperados y viceversa, - Fluctuaciones en el nivel de lagos y mares, - Modificaciones en la circulación atmosférica y oceánica, - Alteraciones en la posición de los ríos, - Subsidencias y elevaciones de terrenos (asociadas a masas de hielo), - Importantes cambios ecológicos.

EL CUATERNARIO

El Cuaternario se caracteriza por la aparición sobre la superficie de la Tierra de las grandes sábanas de hielo, y la influencia de estas masas de hielo en todos los ecosistemas. Este conocimiento se adquirió paulatinamente mediante los aportes de varios científicos, entre los que cabe mencionar, como hitos de la historia del Cuaternario, los siguientes:  RESPECTO A LA EVOLUCION DE ORGANISMOS, Desnoyers (1829): El Cuaternario son los estratos de la cuenca de Paris. sobrepuestos a estratos Terciarios (de Primario, Secundario y Terciario). Lyell (1830): Creó la época Reciente (hoy Holoceno), desde la presencia del hombre. Reboul (1833): El Cuaternario son los estratos con fósiles de especies vivientes. Lyell (1839): Aplicó el término Pleistoceno a estratos con más de 70% de especies vivientes. Dividió efectivamente el Cuaternario en Pleistoceno y Reciente. Haug (1907): Señaló que la base del Pleistoceno es la base del Cuaternario; aparecen en Europa el Elephas y el Equus.

 RESPECTO A CAMBIOS CLIMATICOS:

o Forbes (1849): Pleistoceno = Época Glacial. o Morlot (1856): Subdividió el Pleistoceno en dos épocas glaciales. o Se comenzó a subdividir el Pleistoceno, y el Cuaternario, en unidades glaciales y no-glaciales. o Penck y Bruckner (1909): Las glaciaciones europeas son 4 – Gunz, Mindel, Riss y Würm (la más nueva) o Luego, en Norte America, también 4 glaciaciones – Nebraskan, Kansan, lllinoian y Wisconsin (la más nueva).

Las glaciaciones del Cuaternario. Si bien la variación de la temperatura con un enfriamiento de los océanos se inició cerca de 55 millones de años atrás, el enfriamiento que condujo a las glaciaciones del Cuaternario comenzó cerca de 2,5 millones de años atrás siendo más evidente en las regiones polares. Pero, la formación en cuatro oportunidades durante el Cuaternario de las grandes sábanas de hielo se produjo en poco más del último millón de años, y son las glaciaciones denominadas inicialmente en Europa como: Wurm, Riss, Mindel y Gunz. En Estados Unidos de Norte América estas cuatro glaciaciones se denominan, de la más reciente a la más antigua: Interglacial presente (la situación actual) Glaciación Wisconsin (se inició hace aprox. 120.000 años y persistió hasta el Holoceno) - Wurm Interglacial Sangamon Glaciación Illinoian - Riss Interglacial Yarmouth Glaciación Kansan - Mindel Interglacial Aftonian Glaciación Nebraskan - Gunz

Cambio de clima en los últimos tres millones de años de la Tierra y las cuatro glaciaciones del Cuaternario.

CUATRO EDADES PLUVIALES EN AFRICA

DIVISIONES DEL CUATERNARIO, GLACIACIONES, FAUNA E INDUSTRIA HUMANA

EUROPA

Cronología en Suecia del retroceso de los hielos durante la última glaciación. Líneas sólidas basadas en varves; líneas punteadas, según varves y geomorfología

I—Ultima glaciación---I

I---Penúltima glaciación---I

Polvo (ppm)

d Temperatura (ºC)

TEMPERATURA, POLVO Y CO2 ULTIMOS 400.000 AÑOS SEGÚN TESTIGOS DE HIELO DE VOSTOK, ANTARTICA.

Miles de años atrás

CO2 , METANO Y TEMPERATURA ULTIMOS 400.000 AÑOS SEGÚN TESTIGOS DE HIELO DE VOSTOK, ANTARTICA.

Las glaciaciones terminan bruscamente con un abrupto incremento de la temperatura. El CO2 y el CH4 son los gases “invernadero”. Los períodos interglaciales duraron aprox. 20.000 años; ¿el actual está siendo más largo?.

TEMPERATURA (ºF) AL INTERIOR DE GROENLANDIA EN LOS ÚLTIMOS 17.000 AÑOS, SEGÚN REGISTROS DE TESTIGOS DE HIELO

Años (miles) antes del presente

TEMPERATURAS EN GROENLANDIA: 10.500 A 15.000 AÑOS ATRÁS

Calor

Temperatura deducida de isótopos de oxígeno en testigos de hielo. Cayó bruscamente 12.800 años atrás al inicio del intervalo Dryas Joven (Younger Dryas, Y.D.), y se mantuvo frío durante 1200 años. Al final de este período la temperatura subió aproximadamente 8ºC en una década o menos. La escala vertical en esta figura está exagerada (de Grootes y Stuiver, 1997)

Frío Miles de año antes de actual

Cuaternario superior en Tagua-Tagua y Chile meridional (J. Varela, Auer, Heusser)

ZONAS CLIMÁTICAS EN POSTGLACIAL, SEGÚN POLEN Tras el ápice de la última glaciación, ocurrido unos 21.000 a 18.000 años atrás, se inicia el actual período interglacial de unos 20.000 años de duración, y algo más prolongado que otros interglaciales. Si bien este interglacial se caracteriza, entre otros, por un retroceso general de los glaciares, dentro de el se registran épocas más cálidas y otras más frías, como lo evidencia el pólen recolectado en sedimentos y según el cual es posible identificar las zonas climáticas que se muestran de manera esquemática en la Tabla

Zonas de polen y características del clima. Zona de Polen

Edad A.C.

Características del clima

Ia

Dryas Viejo

13.000 a 10.500

Tundra, muy frío y húmedo

Ib

Bolling

10.500 a 10.000

Entibiando.

II

Allerod

9,800 a 8.800

Templado

III

Dryas Joven

8.800 a 8.300

Frío

IV

Pre Boreal

8.300 a 7.700

Templado

V y VI

Boreal

7.700 a 5.500

Cálido y seco

VII

Atlantica

5.500 a 3.000

Frío y húmedo

VIII

Sub Boreal

3.000 a 500

Templado

IX

Sub Atlantica

500 a +

Frío y húmedo

Oscilaciones climáticas del postglacial

Algunas de las oscilaciones climáticas del último postglacial, como la del Dryas Joven, concluyeron en dramáticos cambios climáticos, como lo muestra la variación de temperatura en testigos de hielo de Groenlandia, con un incremento de 8º en virtualmente una década al final de esta oscilación fría. De producirse nuevamente - originaría una catástrofe mundial.

VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA EN EL ÚLTIMO MILENIO

Temperatura (ºC)

Según el registro de testigos de hielo de Groenlandia. La escala es relativa, el cero es la temperatura promedio de hoy en día. La Pequeña Edad de Hielo ocurrió desde aproximadamente 1300 a 1850, y su período más frío fue cerca de su final.

Año

respecto al promedio 1961 - 1990

Diferencias de temperatura (ºC)

VARIACION PROMEDIO ANUAL DE LAS TEMPERATURAS EN EL HEMISFERIO NORTE EL ÚLTIMO MILENIO.

I--------—--Pequeña Edad de Hielo-------------I

Datos de termómetros (rojo), y anillos de árboles, corales, núcleos de hielo y registros históricos (azul)

Año

Diferencias de temperatura (ºC) con respecto al promedio 1961 - 1990

VARIACIÓN PROMEDIO ANUAL DE LAS TEMPERATURAS EN EL MUNDO

Datos de termómetros

Año

Variaciones de temperatura de superficie de la Tierra años 1000 a 2100

LOS CAMPOS DE HIELO Y GLACIARES ACTUALES EN LA PATAGONIA RELICTOS DE ANTIGUA SABANA DE HIELO

EXTENSIÓN DE LAS GLACIACIONES EN LA PATAGONIA

CRONOLOGIA CON VARVES (V. Auer)

SISTEMAS DE MORRENAS EN LA PAMPA MAGALLANICA

CAÑADON DE ANTIGUO DESAGUADERO GLACIAL EN LA SEMIARIDA PAMPA MAGALLANICA

BLOQUES ERRATICOS EN UNA MORRENA DE LA PAMPA MAGALLANICA

MORRENAS EN EL VALLE DE SANTA CRUZ, ARGENTINA

SISTEMAS DE MORRENAS EN LA ISLA GRANDE DE TIERRA DEL FUEGO

DIRECCIÓN DE MOVIMIENTO DEL HIELO DURANTE ULTIMA GLACIACIÓN EN MAGALLANES

Tyndal 2006

Tyndal 2001

VARIACIÓN DEL GLACIAR GREY, PARQUE NACIONAL TORRES DEL PAINE

GREY, NOV.2001

1945

1945

Julio 2006

Glaciar Pio XI

F r eFrente 1945 n t e

RETROCESO DEL GLACIAR STEFFEN, CAMPO DE HIELO PATAGONICO NORTE

VARIACION DEL GLACIAR SAN RAFAEL

EXTENSIÓN DE LOS GLACIARES CUATERNARIOS EN LA REGIÓN DE LOS GRANDES LAGOS: Arcos morrénicos y sitios de dataciones con C14 (según J. Mercer)

CAMBIOS CLIMÁTICOS: en el Pleistoceno mas superior y el Holoceno, en Chile.

Morrenas en cierre Leones-Piuquenes.

MORRENAS Y POSICIONES DE FRENTES GLACIARES, VALLES BLANCO Y LEONES. Edad más antigua probable: 15.000 años. Edad probable del sector Piuquenes: 10.000 años.

MASAS CON HIELO EN LA CUENCA ALTA DEL RÍO BLANCO.

15.000 ?

10.000 ?