Espeleología - Formación Del Medio Tubo Del Techo En Cuevas De Yeso.

ESPELEOLOGÍA: Teorías acerca de la formación del conducto de medio tubo, presente en el techo de una galería. Marius van Heiningen -

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INTRODUCCIÓN. Especialmente en yesos es frecuente de encontrar un conducto en forma de medio tubo en el techo de una galería. El diámetro de estos conductos puede variar de algunos centímetros hasta más de medio metro y sigue por las galerías en dirección longitudinal. A menudo se explicaba este fenómeno, alegando que eran los antiguos proto conductos que se habían conservado en el techo. Sin embargo, como los proto conductos se suelen formar en un régimen freático, se ensanchan en todas las direcciones. En una galería freática, el proto conducto original se suele haber encontrado hacia el centro de la galería y por lo tanto, hoy en día no quedaría rastro, excepto en casos muy especiales (segunda teoría). En este artículo se describen algunas teorías acerca de su posible formación.

TEORÍA DE FORMACIÓN DEL CONDUCTO DE MEDIO TUBO POR CONDENSACIÓN DE AGUA PROCEDENTE DE AIRE CALIENTE. En 1960 Martini describió la siguiente teoría: En épocas de calor aire caliente entra por la entrada de la cueva por el techo, mientras el aire frío (más pesado) sale por el suelo o por otra entrada. Como el techo de la cueva está más frío que el aire entrante, se condensa agua sobre el. Esta agua no contiene nada de yeso y por lo tanto es muy agresivo, disolviendo el yeso del techo rápidamente. De este modo se forma el medio tubo del techo. El efecto debe de disminuir más adentro, porque la temperatura de la cueva y del aire que entra se iguala. Por eso más adentro desaparece el tubo, fundiéndose con el techo “normal” de la cueva. Esta teoría no debe de funcionar en galerías descendentes, porque la circulación del aire es rápidamente cortada por acumulaciones de aire frío en las partes más bajas, mientras que el aire caliente se queda en las partes más altas.

La figura 1 (adaptación a Martini, 1960), muestra como el aire caliente entra por el techo y que el aire frío sale por el suelo. Unas decenas de metros más a dentro el medio tubo del techo desaparece, fundiéndose con techo “normal” de la cueva.

TEORÍA DE FORMACIÓN DEL CONDUCTO DE MEDIO TUBO POR CONSERVACIÓN DEL TUBO FREÁTICO ORIGINAL. En 2003 Calaforra y Pulido-Bosch describieron la siguiente teoría después de un estudio de las cuevas en el Karst de Sorbas: En el Karst de Sorbas los proto conductos se han formado en las juntas entre yesos y margas (figura 2). Una bajada del nivel de base cambió las condiciones freáticas a condiciones vadosas. Los flujos se excavaron en los débiles margas dejando el yeso como techo. De este modo el tubo freático se quedó fosilizado en el techo (figura 3).

La figura 2 muestra la formación de un tubo freático, justo en la junta entre yesos y margas.

La figura 3 muestra como después de un cambio de nivel de base, las condiciones freáticas se han substituidas por condiciones vadosas. El flujo ha excavado una galería amplia en las margas. El tubo freático original se ha fosilizado como un medio tubo de techo.

TEORÍA DE FORMACIÓN DEL CONDUCTO DE MEDIO TUBO POR RELLENO DE LA GALERÍA CON SEDIMENTOS. Esta teoría es la siguiente: Por cambio de circunstancias se empieza a acumular sedimento dentro de una galería ya formada. Cuando casi toda la galería está rellenada, el flujo queda confinado entre el sedimento y el techo de la galería. De este modo se disuelve parte del techo y se forma un conducto de techo (figura 4). En este caso el canal suele estar acompañado por pendantes del techo y restos de sedimentos dispersados por la galería. Se puede formar tanto en galerías freáticas como en galerías vadosas, aunque con una preferencia por estas últimas, especialmente si se trata de un drenaje alógeno (que el drenaje recibe sus aguas principalmente de arroyos superficiales).

La figura 4A muestra una galería con un arroyo vadoso. La figura 4B muestra el relleno de la galería con sedimento (naranja) y la confinación del flujo entre el sedimento y el techo de la galería. La figura 4C muestra la galería después de una evacuación del sedimento por erosión, con restos del sedimento conservado en nichos en las paredes. En el techo se puede observar el canal de medio tubo (Y) y algunos pendantes (X).

TEORÍA DE FORMACIÓN DEL CONDUCTO DE MEDIO TUBO POR CIRCULACIÓN DE CONVECCIÓN EN FLUJOS CONFINADOS. En los años noventa Klimchouk describió la siguiente teoría después de investigar las grandes cuevas de yeso de la Ucrania. El mecanismo debe de ser frecuente en cuencas hidrológicas artesianas (flujo confinado). Una formación de yeso se encuentra entre dos formaciones permeables, una por debajo y otra por encima y todo el conjunto se encuentra tapado por una formación impermeable. Las formaciones permeables funcionan como acuíferos. Existe una diferencia en altura (h) entre las áreas de infiltración de ambos acuíferos, causando una mayor presión hidrostática en el acuífero inferior. Esta diferencia en presión hidrostática fuerza un flujo de agua, desde abajo hacia arriba, por las fracturas presentes en el yeso (figura 5).

La figura 5 muestra una cuenca artesiano, consistiendo de dos acuíferos separados por una formación de yeso y tapado por una formación impermeable. La diferencia en presión hidrostática equivale a la diferencia de altura entre las áreas de infiltración de ambos acuíferos (cabeza hidráulica h). El yeso está fracturado. Cuando estas fracturas se ensanchan hasta formar cuevas, la diferencia en presión hidrostática desaparece y el conjunto funciona como un solo acuífero. A partir de este momento las velocidades de los flujos son bastante bajas.

La figura 6 muestra el flujo de convección que se puede desarrollar dentro de una galería que conecta dos acuíferos. El flujo ligero y agresivo fluye por el techo disolviendo un canal de medio tubo. Cuando el agua disuelve yeso, aumenta su peso y se mueve hacia abajo, incluso parte del agua puede volver al acuífero inferior. La sección A-B (izquierda) muestra el conducto de medio tubo en el techo (por encima de la línea roja).

El agua que entra desde la formación permeable inferior todavía no ha disuelto yeso y por lo tanto pesa menos que el agua ya presente en las galerías (que si tiene disuelto cierta cantidad de yeso). Un fluido más ligero siempre intenta ponerse por encima de un fluido más pesado (buoyancia). Pues el agua entrante, que además es agresiva, fluirá por los techos disolviendo los conductos de medio tubo (figura 6). Una circulación provocada por diferencias de pesos se llama flujo de convección. Un flujo de convección solo se suele desarrollar cuando la velocidad del flujo es relativamente pequeño, porque un flujo fuerte mezclaría los aguas.

RESUMEN Y COMENTARIOS. La teoría de condensación de agua procedente de aire caliente (primera teoría), solo es válida en la entrada de una cueva cuando esta es horizontal u ascendente. Además debe de haber un amplio volumen de aire (dentro de la cueva) para mantener un corriente apreciable, y sin trampas de aire que pueden cortar la corriente. La teoría de conservación del tubo freático original (segunda teoría) es uno de los raros ejemplos de un proto conducto que ha sobrevivido. En este caso se trata de la formación de un proto conducto dentro de la junta entre yeso y un material de fácil erosión (margas) en combinación con un descenso del nivel de base, ocasionando un cambio de régimen freático a vadoso. El flujo vadoso erosionó las margas sin llegar al techo. Es un caso muy especial. La teoría de relleno de la galería con sedimento (tercera teoría), se puede aplicar tanto en calizas como en yesos y su ocurrencia es relativamente frecuente. Su diagnóstico principal es la presencia de sedimentos (relictos) y pendantes. Los medio tubos suelen ser de reducidas dimensiones (normalmente hasta unos 20 centímetros de diámetro) y a menudo forman meandros. La teoría de circulación de convección en flujos confinados (cuarta teoría) es fundamental para cuevas laberínticas, cuya espeleogénesis está íntimamente ligada con flujos confinados en cuencas artesianos. No obstante existen conductos de medio tubo que no se puede explicar con las diferentes teorías mencionadas. Por ejemplo en la Cueva del Yeso (Córdoba) se puede encontrar conductos de medio tubo lejos de las entradas o dentro de galerías descendentes, en yesos masivos, sin evidencias de colmatación (relleno) de galerías y claramente no situados en una cuenca artesiano. Es decir, ninguna de las cuatro teorías descritas puede explicar su espeleogénesis. Su formación es tratada en otro artículo.