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Geomorfología del edificio volcánico de las islas Robinson
Crusoe y Santa Clara, dorsal de Juan Fernández.
Valentina Astudillo Manosalva* y Luis E. Lara
Unidad de Geología y Peligros Volcánicos, RNVV, SERNAGEOMIN, Santa María 0104, Santiago, Chile
* email:
[email protected]
Palabras Claves: Robinson Crusoe, Juan Fernández, isla
oceánica, batimetría, geomorfología.
El estudio conjunto de morfologías submarinas y
subaéreas, de procesos y depósitos de erosión, y de
indicadores de alzamiento o subsidencia permiten
comprender algunos de los procesos que llevaron a la
construcción del relieve actual de las islas. En el presente
estudio, se expresan los resultados principales del estudio
de la geomorfología del edificio volcánico de Robinson
Crusoe, a partir del análisis de: a) la batimetría global
GEBCO (GEBCO, 2008); b) las batimetrías de alta
resolución (Figura 1b) facilitadas por Bentos, Servicios y
Equipos Marinos Ltda, 2011 y 2012 (Bentos, 2011 y
2012); c) un modelo de elevación digital de la isla
confeccionado por Astrium, proporcionado por DIFROL
(Figura 1c); y d) las observaciones en terreno. Lo anterior,
junto al cálculo de parámetros geomorfométricos,
estimación de tasas y análisis de knickpoints, permiten
determinar algunos de los procesos ocurridos durante la
evolución de la cadena volcánica y, en particular, de
Robinson Crusoe.
1 Introducción
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Robinson Crusoe y Santa Clara, junto con Alejandro
Selkirk, son islas oceánicas pertenecientes al archipiélago
y dorsal de Juan Fernández (JFR), en Chile (Figura 1).
2.1 Geomorfología submarina
Resumen. Robinson Crusoe y Santa Clara son islas
oceánicas de la dorsal de Juan Fernández y son la
expresión subaérea de un gran volcán en escudo
submarino. Batimetrías del edificio volcánico evidencian
morfologías constructivas: un flank rift zone y conos
volcánicos; y morfologías destructivas: plataforma insular
con terrazas de abrasión marina, cicatrices de
deslizamiento, bloques por desprendimiento del acantilado,
canales y cañones submarinos. El relieve de las islas
evidencia avanzados estadios de erosión subaérea y
costera, con la presencia de cuencas bien desarrolladas y
altos acantilados. La presencia de indicadores de
alzamiento y la amplia plataforma insular con un quiebre
muy profundo, denotan un compleja historia de alzamiento
y subsidencia. El edificio volcánico se encuentra en una
etapa de isla arrasada y su relieve actual sería el resultado
de la interacción del volcanismo con la hidrósfera,
atmósfera y biósfera.
JFR (Figura 1a) es una cadena volcánica asociada a un
hotspot en la placa de Nazca (Von Heune et al., 1997).
Presenta un volcanismo episódico, con una primera fase
poco voluminosa –con tasas de producción del orden de
3,4 x103 km3/Ma–, luego un gap a lo largo de 220 km y un
reinicio de la actividad volcánica continua, formando una
cadena lineal de rumbo N80°E, con tasas de producción
del orden de 4,5 x103 km3/Ma (Astudillo, 2014). La cadena
volcánica incluye un monte enterrado bajo la placa
Sudamericana, Papudo (Von Heune et al., 1997); montes
submarinos grandes (>1000 m) y pequeños; guyots; y las
islas oceánicas ya mencionadas. La dorsal presenta
progresión de edades en los edificios volcánicos.
Estas islas presentan tres unidades volcánicas principales:
una unidad expuesta más antigua, de lavas basálticas y
andesítico basálticas, de aspecto masivo y muy alterada;
una secuencia volumétrica de lavas basálticas de la fase de
escudo subaéreo, con algunas tobas y brechas; y una
secuencia de lavas y depósitos piroclásticos de carácter
marcadamente alcalino (Reyes, 2013), de la etapa de
volcanismo rejuvenecido.
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Geomorfología
El área de la batimetría de alta resolución estudiada
corresponde a cerca de un 9% del área total del edificio
volcánico y sus depósitos volcanogénicos asociados. Sin
embargo, es posible distinguir variadas morfologías
submarinas que son posibles de mapear (Figura 2).
El edificio volcánico tiene un área estimada de 4400 km2 y
un volumen cercano a 7800 km3, desde los -4000 m, y es el
edificio de mayor volumen en la cadena. Sus pendientes
altas promedian 22° ± 4, aunque existen zonas con
pendientes bastante mayores.
El rasgo geomorfológico constructivo más importante
corresponde a un flank rift zone (FRZ) hacia el norte
(Figuras 1b y 2), cuya extensión es mayor a 20 km. Se
distinguen, además, morfologías de relieve positivo
indiferenciadas (ej. morfología de diámetro mayor 1,8 km
y altura 200 m), que posiblemente corresponden a
estructuras volcánicas menores (no se descarta otro
origen). En la plataforma insular, existen morfologías de
~500 m diámetro y altura 60 m, sutilmente alineadas y, al
menos una de ellas con un cráter o estructura de colapso,
que podrían corresponder a expresiones de volcanismo
post erosivo.
ST 9 MORFOESTRATIGRAFÍA, GEOMORFOLOGÍA, HIDROGEOLOGÍA Y GLACIOLOGÍA
observa una cicatriz de deslizamiento hacia el este. Bajo
los acantilados noreste, en los costados de la cuenca
Cumberland, a unos 100 m de profundidad, se distinguen
elevaciones irregulares con forma subcónica, de 200 m de
diámetro y 30 m de altura, que se presume podrían
corresponder a acumulaciones de bloques producto de la
erosión del acantilado costero, que aún no han sido
transportados por las corrientes hacia las pendientes bajas.
Entre Santa Clara y Robinson Crusoe existen diversas
morfologías: a) una pequeña terraza, a los ~20 m de
profundidad, con zonas rugosas, planas e irregulares, que
forma un pequeño puente entre las islas; b) otra terraza a
los -80 m y pendientes menores a 2°; c) estructuras
lobuladas, con alturas de hasta 16 m, en la terraza; y d) una
serie de estructuras alineadas, de ancho decamétrico, a
profundidades entre -70 y -100 m que se encuentran
orientadas con un rumbo N60°E. Por último, la plataforma
insular en el sector presenta profundidades máximas de, al
menos, -167 m. En esta, se distinguen morfologías
irregulares y algunos relieves positivos.
2.1 Geomorfología subaérea
Figura 2. Mapeo geomorfológico: formas constructivas y
destructivas del volcán. Corresponde a franja N-S de batimetría
de alta resolución de Bentos, 2012.
La forma destructiva más significativa es la gran
plataforma insular (720 km2 de área) alrededor de las islas
(Figura 2). El shelf break (quiebre de la plataforma con las
pendientes originales del volcán) se encuentra cercano a
los 510 m de profundidad, pero es variable en 90 m. Se
distinguen varias terrazas de abrasión marina: la primera,
que limita con el shelf break, tiene pendientes de 4 a 12° y
hasta 4 km de extensión; la siguiente es la de mayor
extensión (6 km de máximo), su quiebre se encuentra a
profundidades variables (-250 a -150 m) y tiene pendientes
de 1 a 2°; y otras terrazas de menor extensión. Las terrazas
marinas al noreste son las menos extensas. Existe un cañón
submarino en la dirección de la bahía Cumberland (cuenca
poblada de la isla), que se inicia como un canal, termina
con un perfil en V y tiene hasta 70 m de profundidad
(Figura 1c). Además, existen múltiples canales
submarinos, algunos de los cuales presentan continuidad
con las cuencas principales. Por otro lado, en el FRZ se
La fracción emergida del edificio volcánico –es decir, las
islas– corresponde a un ~0,2% del volumen total.
Robinson Crusoe (Figuras 1c y 3) presenta, al menos, 16
cuencas importantes, pero todas son consideradas muy
pequeñas (<25 km2). Las más desarrolladas tienen
orientación este y presentan una pequeña red hidrológica,
con pequeñas playas muy energéticas. Las de menores
pendientes son paleo valles rellenados por lavas y tobas de
la etapa de rejuvenecimiento, pero que ya han sido
erosionadas por incisión fluvial. La mayoría de estas
últimas están colgadas y presentan un pequeño acantilado
(Figura 3b). Algunas presentan bastante alteración y
meteorización, y en algunas zonas se observa desarrollo de
suelos y se distinguen sectores con presencia de erosión
por cárcavas y flujos laminares (IREN, 1982). Todas las
cuencas orientadas con componente oeste presentan un
acantilado de altura variable (Figura 3a). Por otro lado, la
vegetación arbórea se distingue desde aproximadamente
los 150 m s.n.m. Además, en las cuencas estudiadas las
áreas de drenaje varían de 0,2 a 6,1 km2, la media de las
pendientes promedio es de 24° –pero estas varían de 21° a
38°– y las tasas de erosión van de 20 a 121 t/km2año.
En los talwegs principales de las cuencas existen varios
knickpoints pequeños (<100 m de altura). Están
relacionados principalmente a cambios litológicos,
pequeños deslizamientos, entrada o salida del bosque o de
zonas de alteración. No se encuentran alturas reiterativas
de knickpoints que muestren alguna relación con
movimientos verticales de gran escala o cambios del nivel
del mar.
La erosión costera por abrasión marina y el retroceso del
acantilado por deslizamientos se hacen evidentes en varios
sectores de la isla (Figura 3). Los acantilados alcanzan
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AT 3 geología del cuaternario y cambio climático
hasta 460 m de altura y pendientes hasta de 80°, aunque
estas características varían según su orientación. Existen
escasas terrazas actuales de abrasión marina, en el sector
centro-sur de Robinson Crusoe y noroeste de Santa Clara.
Existen escasos indicadores de alzamiento en la isla, como
eolianitas con fósiles marinos y depósitos de arenas eólicas
bioclásticas holocenas (Sepúlveda et al., 2015) y pillow
lavas de la fase de escudo, hasta a 60 m s.n.m.
3
Discusiones y conclusiones
La historia geológica de estas islas incluye una fase de
crecimiento rápido y procesos erosivos que han
desmantelado parte de la estructura volcánica, factores que
son propios del desarrollo insular.
Tras la modelación de un volumen subaéreo máximo de la
isla (5% del monte), asumiendo una altura máxima de
1600 m –estimada usando una relación de alturas de Vogt y
Smoot (1984)–, se obtiene un volumen total erodado de
330 km3, lo que indica tasas de erosión total del orden de
60-90 km3/Ma. El volumen mínimo erodado de las cuencas
actuales corresponde a un 1% comparando con el total de
la isla, lo que indicaría que estas, tal como están hoy, no
evidencian significativamente la historia erosiva de la isla.
Por su parte, las tasas de erosión por abrasión marina
promedian 2-2,8 mm/año. Estas son, en promedio,
mayores hacia el oeste y suroeste, que coincide con las
direcciones predominantes de los vientos en la actualidad.
Por otro lado, dado lo profundo del shelf break, se deduce
subsidencia del volcán, con tasas del orden de 85 m/Ma.
No obstante, este proceso varía en las distintas etapas
evolutivas y puede ser provocado por flexura litosférica
por sobrecarga, enfriamiento de la corteza oceánica y/o
alejamiento del hotspot, y puede ser interrumpido por
procesos de alzamiento.
El edificio volcánico se encuentra en la etapa de isla
arrasada (razed island, nombre propuesto por Ramalho et
al. (2011)), es decir, se ha erodado prácticamente toda la
cumbre y se encuentra en una fase de subsidencia. Esta
etapa es previa a la formación de un guyot.
El volcanismo es el condicionante principal del relieve de
las islas y el causante de las morfologías constructivas de
estas. Una vez que el volcanismo cesa, la erosión se
convierte el condicionante número uno, ayudada por los
movimientos verticales, donde existe una interacción de la
atmósfera, la hidrósfera y la biósfera. Las mareas, los
vientos, la formación de suelos y la vegetación
condicionan, en parte, las formas actuales de las islas.
El conocimiento de las islas oceánicas aún es limitado y se
requieren mayores estudios para comprender mejor la
evolución de los volcanes submarinos. Nuevos estudios
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batimétricos se han llevado a cabo en Chile en la dorsal
(Diaz et al., 2015), pero aún es necesario ampliarlos a toda
la cadena volcánica.
Agradecimientos
Se agradece a los proyectos FONDECYT N° 1110966 y N°
1141303 por financiar el presente estudio. A Bentos por
facilitar datos batimétricos de alta resolución y a DIFROL
por proporcionar un modelo de elevación digital de alta
resolución y por la invitación a la Expedición Islas
Oceánicas 2013. A Sebastien Carretier y Jacobus Le Roux
por sus aportes a la discusión.
Referencias
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geológica de la isla Robinson Crusoe, Archipiélago Juan
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ST 9 MORFOESTRATIGRAFÍA, GEOMORFOLOGÍA, HIDROGEOLOGÍA Y GLACIOLOGÍA
Figura 1. A) Edificios volcánicos de la dorsal de Juan Fernández. Batimetría GEBCO. Incluye curvas de nivel locales de batimetría de
Diaz et al. (2015). B) Detalle de edificio de Robinson Crusoe. Modelo de elevación multi-resolución con batimetría GEBCO, batimetrías
de Bentos y del SHOA. C) Robinson Crusoe y Santa Clara. Modelo de elevación digital de Astrium, proporcionado por DIFROL, junto
con batimetría de Bentos, 2012.
Figura 3. Relieve de la isla Robinson Crusoe. Cerro más alto corresponde al C° El Yunque. A) Vista hacia el noreste. B) Vista al oeste.
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