Fracture variability in basalts and its effect on river erosion: a case study in the Paraná volcanic province

Variabilidad de fractura en basaltos y su efecto en la erosión fluvial: un estudio de caso en la Provincia Volcánica de Paraná

La variedad de características estructurales (juntas de enfriamiento y fracturas tectónicas) de los derrames basálticos implica una variabilidad potencial en la intensidad del proceso de erosión fluvial por extracción de bloques (plucking). El comportamiento erosivo de los ríos que esculpen estas áreas depende de la interacción con la diversidad de los sistemas de fractura. En vista de esto, buscamos analizar el efecto de la variabilidad de las fracturas en los basaltos sobre la erosión en un tramo fluvial de lecho rocoso, ubicado en la Provincia Volcánica Continental del Paraná, en el sur de Brasil. El tramo, de 120 m de largo, está parcialmente sujeto a la influencia de una posible falla que lo atraviesa cerca de uno de sus extremos. Evaluamos la densidad y dirección de fracturas, mediante fotogrametría de campo, en siete áreas de muestra distribuidas a lo largo del tramo y la dirección de las fracturas en el tramo integral mediante imagen aérea de Remote Piloted Aircraft (RPA). Con la imagen de RPA, también se identificaron los principales ejes de erosión. Fracturas tectónicas visto en el campo no siempre aparecen en la inspección de las áreas de muestra, pero son evidentes en la imagen de RPA. Los ejes principales de erosión coinciden con las direcciones principales de fractura (tectónicas), que son oblicuas a la dirección del flujo del canal, formando un ángulo promedio de 50°. Las diaclasas, más abundantes y multidireccionales, funcionan como controles sobre el proceso de plucking y no como determinantes de la dirección de la erosión. La densidad de las fracturas disminuye progresivamente con la distancia desde el punto de cruce de la falla (de 9.62 a 3.73 m/m²), aunque el valor más bajo está influenciado por una zona de basalto amigdaloide. La mayor densidad de fracturas favorece la intensificación de la erosión por extracción de bloques.

Introducción

La complejidad de los sistemas de fracturas puede variar ampliamente en los basaltos. Estas rocas presentan diferentes patrones de fractura dependiendo de la morfología y el espesor del flujo de lava (DeGraff & Aydin, 1993; Thordarson & Self, 1998; Bondre et al., 2004; Vye-Brown et al., 2013). Además, un número significativo de fracturas de origen tectónico puede estar presente en estas rocas (Scheidegger, 1978; Puffer & Student, 1992; Fernandes et al., 2016). 

La abrasión es el proceso de erosión predominante en rocas con pocas fracturas, mientras que las rocas con espaciamiento submétrico de fracturas favorecen el arrancamiento. (Hancock et al., 1998; Whipple et al., 2000a). La abrasión se produce por la eliminación de partículas de la superficie de la roca por el impacto del sedimento arrastrado por el flujo, mientras que el arrancamiento es un proceso de extracción de bloques delimitados por juntas, únicamente por fuerzas hidráulicas.