Hervor de arena

Los brotes de arena o lodo ocurren cuando el agua a presión emerge a través de un lecho de arena o tierra. ^{[ 1 ]} El agua parece hervir desde el lecho, de ahí su nombre. Si bien muchos brotes son temporales y se forman en respuesta a fenómenos naturales como terremotos, el valle de Tully, en el centro de Nueva York, ha experimentado brotes de lodo de forma constante desde finales de la década de 1890. ^{[ 2 ]}

Se utilizan varios términos para etiquetar el fenómeno geológico, entre ellos ebullición de arena, ebullición de lodo, volcán de arena, volcán de lodo, explosión de arena, pozo de lodo, manantiales de arena y explosiones hidrodinámicas. ^{[ 3 ]}

Un volcán de arena o erupción de arena es un cono de arena formado por la eyección de arena sobre una superficie desde un punto central. La arena se acumula formando un cono con pendientes en su ángulo de reposo . Es común observar un cráter en la cima . El cono se asemeja a un pequeño cono volcánico ^{[ 4 ]} y su tamaño puede variar desde milímetros hasta metros de diámetro.

El proceso suele asociarse con la licuefacción del suelo y la eyección de arena fluidizada que puede ocurrir en sedimentos saturados de agua durante un terremoto . La zona sísmica de New Madrid presentó muchas de estas características durante los terremotos de New Madrid de 1811-1812 . ^{[ 5 ]} Las explosiones de arena adyacentes alineadas en fila a lo largo de una fractura lineal dentro de sedimentos superficiales de grano fino son igualmente comunes y aún pueden observarse en el área de New Madrid.

Estos terremotos también provocaron la mayor erupción de arena conocida en el mundo, que aún se puede encontrar cerca de Hayti, Missouri , y que localmente se conoce como "La Playa". ^{[ 6 ]} Tiene 2,3 kilómetros de largo y cubre 55 hectáreas.

En los últimos años, se ha dedicado mucho esfuerzo al mapeo de las características de licuefacción para estudiar terremotos antiguos. ^{[ 7 ]} La idea básica es mapear las zonas susceptibles a este proceso y luego analizarlas con mayor detalle. La presencia o ausencia de características de licuefacción del suelo , como diques clásticos , constituye una fuerte evidencia de actividad sísmica pasada, o de su ausencia.

Estos se diferencian de los volcanes de lodo , que se producen en zonas de géiseres o de emanaciones de gas subterráneas.

Los borboteos de lodo son comunes en el valle de Tully, en el condado de Onondaga , en el centro del estado de Nueva York . ^{[ 2 ]} Su diámetro varía desde unas pocas pulgadas hasta más de 30 pies, y su flujo y reflujo es dinámico: algunos descargan grandes cantidades de sedimento durante varios días y luego dejan de fluir, mientras que otros fluyen continuamente durante varios años. Este fenómeno se ha observado desde finales de la década de 1890. ^{[ 8 ]}

Los borboteos de lodo del valle de Tully están asociados con una historia de extracción de salmuera en la zona, que comenzó a finales de la década de 1880. ^{[ 9 ]} Los lechos de halita en el valle de Tully se encuentran bajo una capa de 400 pies de sedimentos glaciares y una capa de 1000 pies de esquisto y piedra caliza que los separó del acuífero hasta que comenzó la extracción de sal. ^{[ 9 ]} La salmuera también ha causado subsidencia del terreno en las áreas sobre los lechos de sal. ^{[ 9 ] [ 2 ] [ 10 ]}

Diariamente, los manantiales de lodo depositan toneladas de sedimentos, así como sal disuelta, en el arroyo Onondaga . Miembros de la Nación Onondaga informan que, hasta la década de 1940, el agua, ahora turbia, era clara ^{[ 9 ]} y que los miembros de la tribu solían nadar y pescar en el río. ^{[ 10 ]}

Las ebullición de arena pueden ser un mecanismo que contribuye a la licuefacción y al fallo de los diques durante las inundaciones . La ebullición se refiere al movimiento visible de "ebullición" de los granos de arena gruesa retenidos en el agujero, mientras que las partículas más finas (limos y arenas finas) son arrastradas y depositadas en el borde que rodea el agujero. Las ebullición de arena son causadas por la carga hidráulica en el dique o terraplén , que empuja el agua para que se filtre por el otro lado, muy probablemente durante una inundación. Las ebullición de arena comienzan como simples filtraciones de flujo laminar . Con el aumento de la carga hidráulica debido a la crecida de las aguas, se inicia un flujo turbulento donde el flujo laminar deja el suelo para fluir libremente. El flujo turbulento produce la formación de conductos en el suelo , donde la erosión retrógrada da como resultado una cavidad en forma de tubo que se extiende hacia el terraplén, comenzando en la filtración y avanzando a través del terraplén hasta la fuente de agua. Una vez iniciada, una tubería de suelo sin control puede proceder rápidamente al fallo del terraplén.

El flujo en un reflujo de arena puede ralentizarse, pero es poco práctico detenerlo por completo. La respuesta más eficaz a un reflujo de arena activo es cubrirlo con agua a una profundidad suficiente para reducir el gradiente hidráulico y disminuir la velocidad del flujo, eliminando así la turbulencia y la erosión retrógrada en la cabecera del conducto. Un flujo más lento y no turbulento no podrá mover las partículas de suelo. La profundidad de agua necesaria para suprimir el reflujo se crea con sacos de arena que forman un anillo apilado alrededor del reflujo. ^{[ 11 ]}

Durante las inundaciones de la primavera de 2011, el Cuerpo de Ingenieros del Ejército de los Estados Unidos tuvo que trabajar para contener el mayor alud activo jamás descubierto. El alud medía nueve por doce metros (30 por 40 pies) y estaba ubicado en la ciudad de Cairo, Illinois , en la confluencia de los ríos Misisipi y Ohio . ^{[ 12 ]}

Un ejemplo de esto ocurrió durante el terremoto de Loma Prieta de 1989 en San Francisco , cuando las erupciones de arena sacaron a la superficie los escombros del terremoto de 1906. Este proceso es resultado de la licuefacción . Al cartografiar la ubicación de las erupciones de arena que surgieron en el distrito de Marina durante el terremoto de Loma Prieta de 1989, los científicos descubrieron el sitio de una laguna que existía en 1906. La laguna se formó después de la construcción del malecón de la Feria y, en preparación para la Exposición Internacional Panamá-Pacífico de 1915, fue rellenada. ^{[ 13 ]}

• erosión interna
• Arena movediza
• Filtración