Deposición (geología)

Los sedimentos de grano grueso transportados por carga de fondo o carga en suspensión se detendrán cuando la tensión cortante del lecho y la turbulencia del fluido sean insuficientes para mantener el sedimento en movimiento; ^{[ 4 ]} con la carga en suspensión, esto puede ocurrir a cierta distancia, ya que las partículas necesitan caer a través de la columna de agua. Esto se determina por la fuerza de peso descendente del grano, que se contrarresta con una fuerza combinada de flotabilidad y arrastre del fluido ^{[ 4 ]} y puede expresarse mediante:

${\displaystyle {\frac {4}{3}}\pi R^{3}\rho _{s}g={\frac {4}{3}}\pi R^{3}\rho g+{\frac {1}{2}}\mathbb {C} _{d}\rho \pi R^{2}w_{s}^{2}\,}$

Fuerza de peso que actúa hacia abajo = Fuerza de flotación que actúa hacia arriba + Fuerza de arrastre del fluido que actúa hacia arriba ^{[ 4 ]}

dónde:

• π es la relación entre la circunferencia de un círculo y su diámetro.
• R es el radio del objeto esférico (en m),
• ρ es la densidad de masa del fluido (kg/m³ ⁾ ,
• g es la aceleración gravitatoria (m/s² ⁾ ,
• C _d es el coeficiente de arrastre y
• w _s es la velocidad de sedimentación de la partícula (en m/s).

Para calcular el coeficiente de arrastre, es necesario determinar el número de Reynolds del grano, que depende del tipo de fluido por el que fluye la partícula de sedimento: flujo laminar, flujo turbulento o una combinación de ambos. Cuando el fluido se vuelve más viscoso debido a tamaños de grano más pequeños o velocidades de sedimentación mayores, la predicción es menos directa y se aplica la Ley de Stokes (también conocida como fuerza de fricción o fuerza de arrastre) de la sedimentación. ^{[ 4 ]}

La cohesión del sedimento se produce con los tamaños de grano pequeños asociados con limos y arcillas, o partículas menores de 4ϕ en la escala phi . ^{[ 4 ]} Si estas partículas finas permanecen dispersas en la columna de agua, la ley de Stokes se aplica a la velocidad de sedimentación de los granos individuales, ^{[ 4 ]} aunque debido a que el agua de mar es un fuerte agente de unión electrolítica , se produce floculación donde las partículas individuales crean un enlace eléctrico que las adhiere entre sí para formar flóculos. ^{[ 4 ]} "La cara de una plaqueta de arcilla tiene una ligera carga negativa mientras que el borde tiene una ligera carga positiva cuando dos plaquetas se acercan entre sí, la cara de una partícula y el borde de la otra se atraen electrostáticamente ." ^{[ 4 ]} Los flóculos entonces tienen una masa combinada mayor, lo que conduce a una deposición más rápida a través de una mayor velocidad de caída, y deposición en una dirección más cercana a la costa que lo que tendrían como granos finos individuales de arcilla o limo.

El puerto de Akaroa está ubicado en la península de Banks , Canterbury, Nueva Zelanda , 43°48′S 172°56′E / 43.800°S 172.933°E / -43.800; 172.933 . La formación de este puerto se ha producido debido a procesos erosivos activos en un volcán en escudo extinto , por lo que el mar ha inundado la caldera, creando una entrada de 16  km de longitud, con un ancho medio de 2  km y una profundidad de −13 m con respecto al nivel medio del mar en el  punto de 9 km a lo largo del transecto del eje central. ^{[ 5 ]} La energía predominante de las olas de tormenta tiene un alcance ilimitado para el puerto exterior desde una dirección sur, con un entorno más tranquilo dentro del puerto interior, aunque las brisas localizadas del puerto crean corrientes superficiales y oleaje que influyen en los procesos de sedimentación marina. ^{[ 6 ]} Los depósitos de loess de períodos glaciales posteriores han rellenado fisuras volcánicas durante milenios, ^{[ 7 ]} lo que ha dado como resultado que el basalto volcánico y el loess sean los principales tipos de sedimentos disponibles para la deposición en el puerto de Akaroa.

Hart et al. (2009) ^{[ 5 ]} descubrieron mediante un estudio batimétrico, análisis de tamizado y pipeteo de sedimentos submareales, que las texturas de los sedimentos estaban relacionadas con tres factores principales: profundidad, distancia a la línea de costa y distancia a lo largo del eje central del puerto. Esto resultó en el afinamiento de las texturas de los sedimentos con el aumento de la profundidad y hacia el eje central del puerto, o si se clasifican por tamaños de grano, "el transecto trazado para el eje central va desde arenas limosas en la zona intermareal a limos arenosos en la zona costera interior, a limos en los extremos de las bahías hasta lodo a profundidades de 6 m o más". ^{[ 5 ]} Véase la figura 2 para más detalles.

Otros estudios han demostrado este proceso de selección del tamaño de grano del sedimento por efecto de la fuerza hidrodinámica; Wang, Collins y Zhu (1988) ^{[ 8 ]} correlacionaron cualitativamente el aumento de la intensidad de la fuerza del fluido con el aumento del tamaño del grano. "Esta correlación se demostró en las llanuras mareales arcillosas de baja energía de la bahía de Bohai (China), el entorno moderado de la costa de Jiangsu (China) donde el material del fondo es limoso, y las llanuras arenosas de la costa de alta energía de The Wash (Reino Unido)". Esta investigación muestra evidencia concluyente de la existencia de la teoría del punto nulo en llanuras mareales con diferentes niveles de energía hidrodinámica y también en llanuras que son tanto erosivas como acrecionales.

Kirby R. (2002) ^{[ 9 ]} profundiza en este concepto explicando que los finos se suspenden y se retrabajan aéreamente mar adentro, dejando tras de sí depósitos residuales de las principales conchas de bivalvos y gasterópodos separadas del sustrato más fino subyacente. Las olas y las corrientes acumulan estos depósitos para formar crestas de cheniers a lo largo de la zona intermareal, que tienden a ascender por el perfil de la playa, pero también a lo largo de la misma. Los cheniers se pueden encontrar en cualquier nivel de la playa y caracterizan predominantemente un régimen dominado por la erosión. ^{[ 9 ]}

La teoría del punto nulo ha sido controvertida en su aceptación en la ciencia costera convencional, ya que opera en equilibrio dinámico o inestable, y muchas observaciones de campo y de laboratorio no han logrado replicar el estado de un punto nulo en cada tamaño de grano a lo largo del perfil. ^{[ 3 ]} La interacción de variables y procesos a lo largo del tiempo dentro del contexto ambiental causa problemas; "un gran número de variables, la complejidad de los procesos y la dificultad de observación, todo ello supone serios obstáculos para la sistematización, por lo que en ciertos campos específicos la teoría física básica puede ser sólida y fiable, pero las lagunas son grandes" ^{[ 10 ]}

Los geomorfólogos, ingenieros, gobiernos y planificadores deben conocer los procesos y resultados relacionados con la hipótesis del punto nulo al realizar tareas como la regeneración de playas , la emisión de permisos de construcción o la construcción de estructuras de defensa costera . Esto se debe a que el análisis del tamaño de grano del sedimento a lo largo de un perfil permite inferir las tasas de erosión o acreción posibles si se modifican las dinámicas costeras. Los planificadores y gestores también deben tener en cuenta que el entorno costero es dinámico y que la ciencia contextual debe evaluarse antes de implementar cualquier modificación del perfil costero. Por lo tanto, los estudios teóricos, los experimentos de laboratorio y la modelización numérica e hidráulica buscan responder preguntas relacionadas con la deriva litoral y la deposición de sedimentos; los resultados no deben considerarse de forma aislada y un conjunto sustancial de datos observacionales puramente cualitativos debe complementar cualquier decisión de planificación o gestión. ^{[ 2 ]}