Distribución y características del ambiente periglaciar en el extremo oeste del departamento de Calingasta, provincia de San Juan, Argentina

Abstract

En la provincia de San Juan la temática periglacial ha vuelto a cobrar relevancia en la última década. Pese a los numerosos avances y trabajos publicados desde entonces, aún resta por responder varios interrogantes básicos. En primer lugar, no existe una clara delimitación del ambiente periglacial ni de sus procesos característicos en el territorio. Del mismo modo, el funcionamiento regional del sistema es poco tenido en cuenta por lo que la tarea de aunar y contrastar los datos de investigaciones es muy dificultosa. El objetivo del presente trabajo fue conocer la distribución y características del ambiente periglacial, así como sus crioformas y procesos relacionados, en una pequeña subcuenca en el extremo oeste del departamento Calingasta, cuyos resultados fueron luego extrapolados a toda la extensión cordillerana de la provincia. Se discriminaron seis regiones geocriológicas de acuerdo a los valores de temperatura media anual del aire, temperatura media anual del suelo, temperatura del aire en las estaciones cálida y fría, intensidad, duración de los ciclos de congelamiento y, geoformas asociadas. Las regiones identificadas para el territorio comprendido entre 28° a 32° S y 71° a 69° O son: región de congelamiento perenne, descongelamiento estacional, congelamiento estacional, mensual, de corta duración o esporádico y región sin congelamiento. Esta caracterización no podría haber sido posible sin un paso previo que consistió en la obtención de grillas y mapas de variables climáticas indispensables en el estudio de la Geocriología. Con ellas, se elaboraron climogramas que reflejan los valores promedio y valores históricos en distintas localidades del territorio cordillerano que pueden servir como referencia para investigaciones futuras.Luego, se efectuó un completo estudio morfológico en la subcuenca del río Bramadero (31°52? a 31°57? S y 70°17´51? a 70°13?24? O), que permitió la identificación de 2344 geoformas en seis sistemas de paisajes: periglacial, glaciario, nival, paraglacial, fluvio-aluvial y gravitacional. Actualmente, los procesos periglaciales son activos por encima de los 2700 m snm, sin embargo, una gran variedad de depósitos periglaciales y crioformas indicadoras de permafrost ocurren sobre los 3500 m snm.La caracterización morfométrica de cada una de las geoformas en la subcuenca del río Bramadero permitió su empleo como región de calibración o entrenamiento en la elaboración de un modelo probabilístico de permafrost. A diferencia de numerosos antecedentes, se emplearon todo tipo de crioformas indicadoras de permafrost (glaciares de escombros, prótalus lobulados y prótalus rampart, crioplanicies y manchones de nieve perenne) como variables explicativas, además de delimitar también todo el abanico de geoformas azonales sin permafrost. El modelo final es una combinación de las probabilidades de ocurrencia de dos modelos independientes: Modelo TMAA-Rugosidad (que discrimina entre afloramientos rocosos y superficies detríticas) y el Modelo TMAA-PISR (que brinda los límites de temperatura del aire necesarios para su ajuste). La superficie ocupada en Cordillera por permafrost posible es de 1195 km2 y de 6178 km2 con permafrost probable; en Precordillera se obtiene por primera vez una superficie 35 km2 con permafrost probable. También se calculó la extensión del permafrost en diferentes escenarios climáticos. A finales del último máximo glacial, la extensión del permafrost es estimada en 17 385 km2. Se plantea que el permafrost presente en la actualidad está aún experimentando ajustes heredados desde el tardiglacial y, que las modificaciones heredadas permitirían su subsistencia ante condiciones climáticas mucho más cálidas. Sin embargo, las regiones que exhiben probable degradación de permafrost son sectores de inestabilidad en los cuales no se pudo establecer un estado de equilibrio y posiblemente el permafrost aquí presente, desaparezca en los próximos siglos.Otra de las hipótesis planteadas en este trabajo es que la existencia de permafrost en superficies rocosas actúa como pre-condicionante para la generación de procesos de remoción en masa. Se estudiaron distintos casos de deslizamientos en la subcuenca criogénica de las cabeceras del río Santa Cruz. En ellos se concluyó que, de no mediar una reducción previa de los parámetros resistivos en el macizo rocoso por agradación de capa activa y/o reducción de permafrost, algunos procesos de falla en el ambiente periglacial no pueden ser explicados en escenarios estáticos ni pseudo-estáticos. Al respecto, se presenta un resumen sobre los mecanismos termodinámicos y procesos que actúan en las rocas y suelos congelados en los Andes de San Juan, haciendo foco sobre todo en la modificación de la respuesta mecánica a lo largo de un ciclo de congelamiento y descongelamiento. El desafío a futuro es determinar la presencia y características del permafrost en el sustrato rocoso, empleando técnicas que incluyan la determinación del contenido de hielo, las transferencias de calor por agua percolante y los efectos de inhomogeneidades locales.

In San Juan province, periglacial studies experienced a renewed interest in last decade. Even there have been numerous advances and focused researches since then, some questions remain. In first place, there is no clear delimitation of periglacial environment and characteristically processes in the territory. In addition, regional aspects are underappreciated situation that leads to a complicated task when gathering information from different local researches. The aim of the present study was to know the distribution and characteristics of the periglacial environment, as well as their cryoforms and related processes, in a small sub-basin in the northwest of Calingasta department, whose results were used later to extrapolate data in all Andean extension inside the province. Six cryogenic regions were discriminated based on mean annual air temperature, mean annual ground temperature, air temperature during cold and warm seasons, intensity and duration of frost-thaw cycles and related cryoforms. Identified cryogenic regions, in an area extended between 28° to 32° S and 71° to 69° O, are perennial freezing, seasonal thawing, seasonal freezing, monthly freezing, with short or sporadic freezing and with no freezing. This classification could not have been able without a previous step of gridding and downscaling different climatic data sets and maps generation. With them, climograms that reflects mean values and historical trends were made for different localities in Andean mountain range and, could be useful for future investigations. Secondly, a complete geomorphological study was carried on over Bramadero river subbasin (31°52’ to 31°57’ S and 70°17´51” to 70°13’24” O), that allowed the identification of 2344 geoforms in six landscape systems: periglacial, glacial, nival, paraglacial, fluvialalluvial and gravitational. Today, periglacial processes are active over 2700 m asl however, numerous periglacial deposits and permafrost indicative cryoforms take place above 3500 m asl. Morphometric characterization of each geoform in Bramadero river sub-basin, allowed the use of the place as calibration or training area for a probabilistic permafrost model. Unlike several previous approaches, in this study all type of cryoforms were used as explicative variables, such as rock glaciers, protalus lobes, protalus rampart, cryoplains and perennial snow patches, while all kind geoforms indicators of permafrost absence were also taken into account. Final model is combination of occurrence probability from two independent models: TMAA-Ruggedness that discriminate between bedrock and coarse sedimentary surfaces and MAAT-PISR that gives corrected air temperature data for its calibration. Probable permafrost surface in Andean mountain range is 1195 km2 while Likely permafrost is 6178 km2 ; in Pre-Andes mountain range, Likely permafrost surface of 35 km2 is novelty calculated. Permafrost extension under different climatic scenarios was also calculated. After the last glacial maximum, estimated permafrost extension in San Juan is 17 385 km2 . It is discussed that present permafrost still experiences adjustments since the tardiglacial, and inherited modifications allowed it to subsist under warmer climatic conditions. However, regions that experiences current permafrost degradation processes are in unstable configuration and, as the equilibriumstate could not be reached, it is possible that permafrost beneath them disappears in the upcoming centuries. Another hypothesis in this work is that permafrost presence in bedrock outcrops acts as pre-conditioning factor for gravitational processes. Different landslides were studied in upper Santa Cruz cryogenic sub-basin. The conclusion was that, if no previous resistive parameters reductions occurred in bedrock, as a result of active layer aggradation and/or permafrost reduction, some of the failure episodes could not be satisfactory explained in the periglacial environment under static and pseudo-static scenarios. Regarding this aspect, a summary of thermodynamics heat transfers mechanisms acting in frozen rocks and soils in San Juan Andean range is presented, focusing over mechanic behavior modifications along the annual frost-thaw cycle. Future challenge is to determinate permafrost presence in bedrock outcrops at regional scale, using techniques that include ice content determination inside rock discontinuities, heat transfer processes by percolating water and effects produced by local anisotropies.