Loess es un depósito geológico generalizado, transportado por el viento y dominado por el limo que cubre aproximadamente el 10 por ciento de la superficie terrestre de la tierra. Millones de personas viven en casas, trabajan en negocios y usan carreteras, ferrocarriles y aeropuertos construidos en loess., Loess es también el material padre de los suelos agrícolas más productivos del mundo. Debido a que loess se deposita desde la atmósfera, proporciona un importante archivo Geológico de la circulación atmosférica pasada que se puede usar para probar modelos de circulación atmosférica (Mahowald et al. 2006). El polvo en el aire, del cual las partículas del tamaño del limo son un componente importante, también afecta al clima a través de su papel en los procesos de transferencia radiativa y al transportar nutrientes minerales a los océanos, lo que afecta la productividad primaria y el ciclo del carbono (Ridgwell 2002, Jickells et al. 2005)., Los depósitos de Loess se forman donde el polvo se acumula lo suficientemente rápido como para formar una capa distintiva rica en limo que entierra los suelos u otros materiales geológicos. Una variedad de factores geológicos, climáticos y bióticos interactúan para formar partículas del tamaño del limo, movilizar y transportar el limo de una fuente, y permitir que se acumule en el paisaje.
Las partículas de limo tienen un tamaño entre 2–50µm (0.002–0.05 mm), intermedio entre partículas microscópicas de tamaño arcilloso (Arena (0.05-2mm) (Figura 1)., La molienda Glacial es muy efectiva en la producción de partículas del tamaño del limo, que se incorporan en la till, reelaboradas por el agua de deshielo y descargadas en las corrientes alimentadas por los glaciares como «harina glacial» y depositadas en las llanuras de lavado antes de ser arrastradas y depositadas por el viento. La deposición de Loess está en curso en partes de Alaska, Nueva Zelanda, Islandia y otras áreas donde los ríos transportan aguas de deshielo ricas en limo de los glaciares actuales., La proximidad geográfica de muchos de los grandes depósitos de loess del mundo a los márgenes de las antiguas capas de hielo continentales y los ríos que las drenaron, así como la coincidencia de la edad de los depósitos de loess con el avance y retroceso de las capas de hielo durante la última edad de hielo, refuerzan la vinculación de la molienda glacial con la producción de limo y la formación de loess.
Un número de otros limo-la producción de mecanismos, tales como las heladas rotura, trituración durante el transporte en los torrentes y laderas, eoliano a la abrasión y la sal a la intemperie, se han propuesto para dar cuenta de los depósitos de loess que se producen cerca de áridas o semi-áridas regiones donde los glaciares de no haber existido (Derbyshire et al. 1998, Wright et al. 1998, Wright, 2001, Whalley et al., 1982). Sin embargo, estudios recientes han sugerido que la mayor parte del limo que compone los depósitos de loess asociados con estas fuentes «desérticas» probablemente se formó en ambientes glaciales más distantes o fue erosionado por afloramiento de roca de lecho limoso en las regiones áridas (Muhs & Bettis 2003).,
la movilización, el transporte y la deposición de limo por el viento
la deflación, la elevación y eliminación de partículas de una superficie por el viento, puede ocurrir si se cumplen tres condiciones: 1) una fuente de sedimento seco está disponible, 2) el viento es lo suficientemente fuerte como para movilizar las partículas, y 3) la superficie del suelo no está protegida del viento por la vegetación u otros obstáculos. Estas condiciones están controladas por las interacciones entre materiales geológicos, fenómenos atmosféricos y biota, incluidas las acciones humanas como el desmonte de tierras., Las partículas del tamaño del limo son especialmente susceptibles a la deflación del viento: carecen de la carga electrostática y la afinidad por el agua que hacen que las partículas del tamaño de la arcilla se adhieran a la superficie, tengan menos masa y, por lo tanto, sean más fáciles de suspender en el viento que las partículas de arena.
Hay muchas fuentes potenciales de limo transportado por el viento, ya que las partículas del tamaño del limo son ubicuas en entornos terrestres., Las partículas de limo están fácilmente disponibles a lo largo de los arroyos que drenan los glaciares y en las cuencas intermontanas secas donde el limo formado en entornos glaciares alpinos distantes y transportado por los Arroyos a estas cuencas está expuesto cuando los lagos y estanques se secan (Kapp et al. 2011). Los afloramientos de lecho de roca limosa también pueden servir como fuentes de limo soplado por el viento, siempre que los granos de limo constituyentes puedan movilizarse (Muhs et al. 2008). Con el advenimiento del desmonte a gran escala y el cultivo estacional, los paisajes agrícolas también se han convertido en importantes fuentes de limo (Tegan et al. 1996).,
el viento es la fuerza impulsora detrás de los procesos eólicos (relacionados con el viento). El arrastre de limo y arcilla requiere un viento más fuerte que el requerido para comenzar el movimiento de arena (el umbral de fluido en la Figura 2). De hecho, la energía del impacto de los granos de arena salados que se mueven a velocidades más bajas del viento aumenta en gran medida el arrastre de limo y arcilla. Los granos de arena salados impactan en la superficie y expulsan partículas de limo y arcilla que de otro modo serían difíciles de arrastrar debido a su naturaleza cohesiva y bajo perfil para el viento., Una vez expulsadas, las partículas de limo y arcilla son transportadas a la atmósfera por remolinos turbulentos donde se mueven a favor del viento en suspensión, a veces durante períodos prolongados de tiempo. Las partículas de limo y arcilla permanecen suspendidas en la atmósfera hasta que 1) La velocidad del viento cae por debajo de la velocidad de sedimentación de las partículas, 2) La Unión electrostática de las partículas produce agregados con suficiente velocidad de sedimentación para caer, o 3) las partículas de polvo o agregados se incorporan en la lluvia o las nevadas (Pye 1995).,
Varios factores influyen en qué tan fuerte es el viento sopla sobre la superficie de la tierra y por lo tanto cuánto sedimento (si los hubiera) serán movilizados. Las partículas o escombros que son demasiado grandes para que el viento se mueva forman una «armadura» inmóvil que protege los granos subyacentes del viento y evita que sean arrastrados. Las plantas, vallas y edificios que se elevan por encima de la superficie del suelo, así como las rupturas en pendiente pronunciada en el paisaje, afectan la velocidad y la turbulencia del viento., Estos llamados «elementos de rugosidad» controlan la altura sobre la superficie del suelo en la que la velocidad horizontal del viento es demasiado baja para movilizar partículas (la»altura de rugosidad»). La cubierta vegetal suprime así el movimiento de la arena y el arrastre del limo al mantener la altura de la rugosidad por encima de la superficie del suelo y blindar la superficie con hojarasca (Figura 3). A medida que aumenta la cubierta vegetal, hay menos superficie desnuda disponible para el arrastre de limo., La vegetación y otros elementos de rugosidad también promueven la deposición de partículas transportadas por el viento cuando la parte del perfil vertical del viento afectada por ellas cae por debajo del umbral de impacto. El grado en que la vegetación u otros elementos de rugosidad fomentan la deposición se conoce como «eficiencia de captura». En general, la vegetación alta y/o densa tiene una mayor eficiencia de captura que la vegetación corta o dispersa., Las características topográficas, tales como valles de arroyos incisos, escarpes rocosos u otros impedimentos, también pueden atrapar partículas de arena saladas y, por lo tanto, promover la acumulación de loess en su lado de Sotavento (Mason et al. 1999).
El Loess de Depositación del Sistema
La producción, el arrastre y deposición de loess implican interacciones entre la litosfera, la atmósfera y la biosfera, que son en última instancia controlada por el clima. Las condiciones frías con suficiente humedad para soportar los glaciares húmedos proporcionan las «fábricas» para la producción de limo, así como las corrientes de salida para transportar arena, limo y arcilla a lugares donde el viento puede arrastrarse., Deben existir condiciones suficientemente secas en el área de deflación para que la arena salte e impacte en la superficie para que las partículas de limo y arcilla puedan ser expulsadas al viento. El viento no puede arrastrar partículas minerales de una superficie húmeda porque la fuerza del viento no puede exceder la tensión superficial del agua entre las partículas. Una superficie desnuda con un contenido de humedad de solo un pequeño porcentaje es muy difícil de erosionar por el viento., Las condiciones secas prolongadas conducirán a una vegetación menos densa, más movimiento de arena y aumentos en la cantidad de limo y arcilla liberados a la atmósfera, siempre y cuando haya suficiente arena, limo y arcilla disponibles en la superficie. Por otro lado, las barreras topográficas o factores bioclimáticos que reducen el movimiento de la arena disminuirán la cantidad de limo y arcilla que ingresa a la atmósfera en ese lugar, pero aumentarán la acumulación de limo y arcilla de fuentes ceñidas al viento. A medida que el área de deposición de loess se expande, los lugares que experimentan actividad saltante cambian contra el viento., Si las condiciones bioclimáticas cambian hasta el punto en que la saltación ya no es un proceso activo importante en el área de origen, cesará la generación significativa de polvo y la deposición de loess.
debido a que las partículas de limo y arcilla están suspendidas en la atmósfera por remolinos turbulentos, pueden ser transportadas lejos de su área de origen antes de acumularse como loess. La tasa de deposición de polvo y el espesor del depósito de loess resultante es mayor cerca de la fuente y disminuye con la distancia (Figura 4)., Otras propiedades de loess, como el tamaño de grano promedio, el contenido de arcilla y la composición mineralógica también pueden variar sistemáticamente con la distancia de la fuente (Figura 5, Muhs et al. 2008). Estas variaciones imparten patrones físicos y químicos en los paisajes de loess que afectan la erosión del suelo, la estabilidad de la pendiente, la capacidad de retención de agua y otras propiedades importantes.,
ejemplos
ejemplos de la Alaska moderna y del último período glacial en el Medio Oeste americano ilustran el funcionamiento de dos sistemas deposicionales de loess, uno directamente vinculado a glaciares y otro vinculado a condiciones secas en un área de origen. Los fuertes vientos frecuentes en la parte inferior del Valle del río Delta de Alaska Central resultan en tormentas de polvo y la deposición de loess moderno. Varios glaciares del valle que proporcionan lavado cargado de limo expuestos a fuertes vientos que secan la llanura trenzada durante los períodos de flujo bajo alimentan el río., La arena saltando a través de la trenza expuesta y libre de vegetación expulsa partículas de limo y arcilla, que son barridas en el aire por remolinos turbulentos (Figura 6). La vegetación a favor del viento atrapa parte del limo y la arcilla arrastrados como recubrimientos de polvo en hojas, tallos, troncos y la superficie del suelo. La captura es especialmente efectiva cuando la vegetación está húmeda con rocío o escarcha. Loess que se ha ido acumulando durante los últimos miles de años en ambos lados del Valle proporciona una perspectiva a largo plazo sobre el proceso de acumulación de loess., El loess se adelgaza de varios metros de espesor en acantilados en el bosque de coníferas junto al río a menos de un metro en un bosque similar varios kilómetros a favor del viento. En las localidades cercanas a la línea de árboles, el loess es significativamente más delgado porque la vegetación es más baja y más abierta con una eficiencia de captura mucho menor que en el bosque de coníferas.
una gran área de loess último glacial limita abruptamente el margen sureste de las colinas de arena de Nebraska, que fue el campo de dunas activo más grande de América del Norte durante el último período glacial, y tan recientemente como hace 1500 años (Figura 4)., Los estudios de composición del loess indican que los afloramientos de limolita al noroeste de las colinas de arena fueron la fuente del loess (Muhs et al. 2008). Un modelo propuesto para explicar estas relaciones de espesor y composición de loess es que las condiciones climáticas frías y secas del último glaciar en el Medio Oeste superior fomentaron la escasa cobertura vegetal y los ciclos de congelación y deshielo que resultaron en condiciones ideales para el movimiento de la arena y la erosión eólica de la piedra limosa expuesta., Las partículas de limo y arcilla arrastradas en el área de la fuente fueron sopladas hacia el sureste hacia el campo de dunas activo de Sand Hills, donde la arena saltante re-arrastró cualquier sedimentación de limo y arcilla. El limo y la arcilla continuaron moviéndose sobre y a través de las colinas de arena hasta que la arena saltando cayó fuera del sistema en los valles de los ríos y otras barreras topográficas a lo largo del margen sureste del campo de dunas (Mason 2001)., Con el impacto de la arena saltando ya no actuando para resuspender el limo y la arcilla y con el arrastre continuo y el transporte de limo desde ceñida, el grueso loess se acumuló en el paisaje al sureste de las colinas de arena (Figura 7).
resumen
los sistemas sedimentarios de Loess son impulsados por procesos y condiciones climáticas y paisajísticas que producen partículas de limo, arrastran y transportan las partículas desde las áreas de origen, y fomentan la acumulación suficiente de limo a favor del viento del área de arrastre para formar un depósito de loess. Las áreas de origen secas con una cubierta vegetal escasa permiten la salación de arena y el arrastre balístico de partículas de limo, procesos que mejoran la deflación y el transporte del limo., Por el contrario, las superficies donde se acumula loess generalmente carecen de arena salada y deben tener refugio del viento, que puede ser proporcionado por la vegetación, barreras topográficas u otras condiciones que reducen la velocidad del viento.