Analisis de la red de drenaje en la interpretacdion estructural: aplicacion en la cuenca del rio Nervion-Ibaizabal / Iñaki Antiguedad Auzmendi

ANÁLISIS DE LA RED DE DRENAJE EN LA INTERPRETACIÓN ESTRUCTURAL. APLICACIÓN EN LA CUENCA

DEL RÍO NERVIÓN-IBAIZABAL (BIZKAIA -ARABA) .

INTRODUCCIÓN

La posibilidad de establecer a partir de un documento topográfico una serie de hipótesis sobre la relación existente entre la estructura y las formas del relieve puede presentar un especial interés, máxime en zonas, como la nuestra, en las que la observación directa es, en muchos casos, difícil.

Entre los documentos más comúnmente empleados está el de la red de drenaje, que es la representación cartográfica de todos los cauces, secos o activos, existentes en una cuenca hidrográfica. El valor de esta representación está en que como afirman NAUDIN y PRUD'HOMME (1971) «Ies entailles de la topographie ont representé ou representant un état d'equilibre entre la terre et un agent de I'érosion».

Desde hace tiempo tanto geógrafos como geólogos han intentado establecer métodos de estudio de la red de drenaje. Si bien GRAVELIUS ya en el año 1914 había efectuado un importante trabajo sobre el tema, fue HORTON (1945) quien dio un gran paso al establecer una jerarquía en los cauces, asignando a cada segmento de la red un orden según una serie de criterios que se pueden deducir, en cierta forma, de la figura 1 (CRUZ-SANJULIÁN y SÁENZ DE ECHENIQUE, 1980; ANTIGÜEDAD 1980). A CORTÓN le siguieron otros autores (STRAHLER 1952; SCHUMM 1956; SCHEIDEGGER 1965; SHREVE 1966-67) con otros criterios de jerarquización (figura 1) que no discutiremos aquí.

Drenaia-sare bat eratzeka metada desberdinak. Figura I: Métodos de ordenación de una red de drenaje.

Esta ordenación de la red, de la cual se pueden deducir una serie de parámetros, se ha mostrado necesaria para la comparación de diferentes redes de drenaje permitiendo así relacionarlas con procesos hidrológicos y de erosión.

Correlación drenaje-medio geológico

En el estudio de la red de drenaje son tres los parámetros principales a tener en cuenta: topografía, estructura geológica y composición litológica de los materiales (PRUD'HOMME 1972). La red será, pues, consecuencia de esta triple intervención, siendo la finalidad de aquella el buscar un equilibrio entre el agente de erosión y el media topográfico-geológico. La hipótesis de MILTON (NAUDIN-PRUD'HOMME 1971) según la cual «la evolución de una red debe tender hacia un dibujo cuyas líneas directrices estén próximas a las líneas estructurales del suelo» parece así cierta. Existirá, por tanto, la posibilidad de establecer las líneas estructurales a partir de las directrices de la red.

- CUENCA DEL RÍO NERVIÓN-IBAIZABAL

1.1.- RED DE DRENAJE

Se ha estudiado la red de drenaje (1) correspondiente a la cuenca de las rías Nervión-Ibaizabal hasta la confluencia en las proximidades de Basauri (Bizkaia) en una extensión total de 945 Km2. La red obtenida ha sido ordenada según los criterios de HORTON y de STRAHLER. En la figura 2 se puede observar dicha red ordenada según el método de STRAHLER. Hay que advertir que, para mayor claridad, no se han representado aquí los cauces correspondientes al primer orden.

1.2.- DISPOSICIÓN DE CAUCES Y DENSIDAD DE DRENAJE

De la observación de la red se puede deducir la existencia de dos regiones claramente diferenciadas, tanto por la densidad de drenaje como por la disposición- de los cauces. En efecto, en la parte SW, que cubre una amplia zona de la subcuenca del río Nervión, existe una densidad de drenaje notablemente inferior a la del resto de la cuenca objeto de estudio. Esta diferencia es aún más patente cuando se tienen en cuenta también los cauces de primer orden.

Por otra parte, la disposición de los cauces, es decir, la forma en la que confluyen, también varía; mientras que en la parte SW los ángulos de confluencia son, en general, de pequeño valor, en el resto de la cuenca (toda la subcuenca del Ibaizabal y parte baja de la del Nervión) las confluencias se hacen más bien en ángulo recto.

HOWARD (1967) relaciona la disposición del drenaje con el medio geológico y establece una serie de drenajes tipo en función de la estructura.

Figura 2: Red de drenaje del Nervión-Ibaizabal

En la figura 3 aparecen dos de estos tipos que pueden representar la diferencia anteriormente expuesta.

Figura 3: Disposiciones diferentes del drenaje (según Howard)

En efecto, el tipo dendrítico puede ser el existente en la parte SW, mientras que el rectangular dominaría en el resto. En opinión de HOWARD, un drenaje dendrítico es la consecuencia de una estructura suave con capas horizontales o de pequeño buzamiento. Este es el caso en la parte SW de la cuenca donde se encuentra el llamado Monoclinal de Amurria con capas que buzan suavemente hacia el SW {<25°). Al drenaje rectangular, en cambio, HOWARD le da la significación de ser el resultado de un fuerte control estructural en el que fallas y/o fracturas se cortan en ángulo recto. Una simple observación de la información geológica existente sobre esta zona (subcuenca del Ibaizabal y parte baja de la del Nervión) apoya esta hipótesis.

1.3.- JERARQUIZACIÓN DE LA RED DE DRENAJE

A partir de la ordenación de la red hecha según lo sugirió HORTON, se han contabilizado todos los cauces correspondientes a cada uno de los órdenes, obteniéndose los siguientes resultados :

ORDEN	NÚMERO DE CAUCES (U)
1	2757
2	711
3	166
4	37
5	6
6	1
7	1
(Hay que hacer constar que cuando el Nervión y el Ibaizabal Se juntan ambos tienen el mismo orden, el sexto, pero siendo el Nervión un poco más largo, es este el que coge el orden siete).

Representados en una gráfica semilogarítmica estos valores se alinean bastante bien (figura 4) lo que indica que en la cuenca objeto de estudio se cumple lo que HORTON denominó «Law of Stream Numbers» (Ley del Número de Cauces) : "The numbers of streams of different orders in a given drainage basin tend closely to approximate an inverse geometric series in which the firs term is unity and the radio is the bifurcation ratio»o

En trabajos anteriores también se ha puesto de manifiesto el cumplimiento de esta ley, tanto en la subcuenca del Nervión (CRUZ-SANJULIÁN y SÁENZ DE ECHENIQUE 1980) como en la del río Arratia, afluente del Ibaizabal (ANTIGÜEDAD 1980), habiéndose utilizado en estos dos últimos casos la jerarquización propuesta por HORTON y por STRAHLER.

4. irudia: "Ibilgu-kopuruaren legea" Nerbioi-Ibaizabal arroan. (HORTON-en metodoaj arraituz).

Figura 4. "Ley del número de cauces" en la cuenca del Nervión./Ibaizabal. (según criterio de HORTON).

De esta ley, y de otras que fueron propuestas por HORTON, y cuyo cumplimiento en las subcuencas anteriormente citadas ha sido ya puesto de manifiesto (op. cit.), se deduce que la evolución de una red de drenaje puede ser representada empíricamente por parámetros deducidos de dichas leyes, los cuales son de gran ayuda en la comparación entre subcuencas, trabajo este que se está desarrollando actualmente en el Departamento de Geomorfología-Geotectónica de la Universidad del País Vasco.

1.4.- MAGNITUD DE LA RED

Como se puede observar en la figura 1, ni el método de HORTON ni el de STRAHLER reflejan toda la complejidad de la red, ya que no tienen en cuenta para el aumento de orden las confluencias con tributarios de orden inferior, cuestión esta que si la consideran los otros dos autores, SHREVE y SCHEIDEGGER, que introducen el término de «magnitud» en el sentido de que cada segmento está designado en función del número de segmentos que le alimentan.

Sin embargo, no parece que estos autores hayan intentado representar cartográficamente la repartición de segmentos de igual «magnitud" y de relacionar la frecuencia de las confluencias con fenómenos geológicos. y esto es precisamente lo que han desarrollado NAUDIN y PRUD'HOMME (1973) como método válido de representación de obstáculos al drenaje.

En efecto, en opinión de estos autores la formación de confluencias está favorecida por causas estructurales (bancos duros, diaclasas...) lo mismo que la de las surgencias (en la base de niveles permeables). De ahí la importancia que pueda tener el método para el análisis estructural. El mecanismo es simple. Basta con unir, a partir de un origen (la salida de la cuenca), mediante un trazo continuo las diferentes confluencias y surgencias, de tal forma que entre dos curvas sucesivas no haya más que segmentos de cauce, con exclusión de cualquier otro elemento (ni confluencias ni surgencias), tal como se expresa en la figura 5.

Figura 5: Metodologia para la realización de mapa de magnitud.

5. irudia: Magnitude-mapa egiteko modua.

Figura 5: Metodología para la realización de mapa de magnitud.

Esto es lo que hemos aplicado en la cuenca del Nervión-Ibaizabal y cuyo resultado aparece en la figura 6.

Como se puede observar, los obstáculos al drenaje aparecen claramente definidos en las zonas de mayor densidad de curvas de magnitud. El siguiente paso es, pues, la interpretación geológica, de la que se deduce que algunos obstáculos coinciden como cabía esperar con la presencia de bancos duros. Tal es el caso de la barra caliza del Aptiense (A) que forma un crestón de direcci6n NW -SE y que parece tener mas importancia en profundidad de la que sus discontinuos afloramientos señalan. Se observan también en la figura unos ligeros cambios en la dirección de dicha barra que pueden corresponder a fallas transversales, algunas de las cuales están ya señaladas en la cartografía geológica existente. Del mismo tipo serian también otros obstáculos (B y C) relacionados con lentejones duros calizos y areniscosos respectivamente.

Figura 6: Mapa de magnitudes en la cuenca del Nervión Ibaizabal

t-En otras ocasiones son plegamientos los causantes del freno al drenaje. Es el caso de D (cierre anticlinal de Eskubaratz), de E (cierre periclinal del Oiz) y de F (anticlinal fallado del Mandoia).

Las fallas y las fracturas, acompañando frecuentemente a los plegamientos, también obstaculizan. En G se sitúa lo que RAT (1959) llamó «accidente de Villaro», y en H se encuentra el cierre de Aramotz, bastante complejo tectónicamente.

Por último, hay otros obstáculos menores cuya correspondencia geológica no es tan clara a la vista de la cartografía existente.

Otra cuestión de interés a deducir, a la vista del mapa de magnitud, es el de la localización de fallas y/o fracturas que si bien no actúan como freno al drenaje, sí cortan, en cambio, a los obstáculos al mismo.

Teniendo en cuenta las direcciones establecidas en dicho mapa y la situación de afloramientos de rocas volcánicas básicas se puede admitir la existencia, a grandes rasgos, de cuatro grandes accidentes de dirección general SW- SE y cuya posición se expresa en la figura 7. Estos accidentes no siempre aparecen como tales en la cartografía geológica a existente, pero RAT (1959) los señala (fig. 8).

Figura 7: Esquema estructural básico de la cuenca.

7. irudia: Arroko oinorrizko eskema estrukturala.

Figura 7: Esquema estructural básico de la cuenca.

De la misma forma se podría también reconocer la existencia de dos probables accidentes de dirección NNE-SSW, situados uno de ellos en la subcuenca del Nervión, y que puede haber sido la causa del actual curso de dicho río, y la otra en la subcuenca del Ibaizabal, que puede haber sido, a su vez, causa de parte del actual curso de su afluente el Arratia.

En efecto, como en la figura 2 se puede observar, hay en la cuenca objeto de estudio dos capturas claras. Una de ellas situada entre los ríos Arratia y Zeberio en las proximidades de Artea (Castillo Elejabeitia) (ver figura 2, punto A), y la otra entre el Ibaizabal y el Amorebieta, cerca de Zornotza (Amorebieta) (ver figura 2, punto B). Resultan aún más evidentes cuando se observan los amplios valles del Zeberio y del Amorebieta ya incluso desde su cabecera. Una explicación posible a estos hechos la encontramos en el segundo de los accidentes citados (de direcci6n NNE-SSW) suponiendo que este ha jugado de tal forma que el bloque W se ha levantado con respecto al E. En el caso del Ibaizabal-Amorebieta puede haber sido la complejidad tectónica de la Zona, situada en un contacto entre accidentes, la causante de que el Ibaizabal atraviese el accidente en lugar de seguir paralelo a él como ocurre en el caso del Arratia.

Es interesante hacer notar que los dos accidentes NNE-SSW se sitúan en las alineaciones que unen los diapiros de Orduña-Larrauri-Bakio por un lado, y Murgia-Gemika por otro (figura 9) lo cual parece indicar una relación entre ambos fenómenos.

El posible levantamiento arriba mencionado, y Cuyo eje se alinearía con los diapiros de Murgia-Gemika ha sido, en cierto modo, puesto de manifiesto por HAZERA (1968), si bien, no lo refirió a las capturas citadas : ,<la surélévation selon le méridien de Guernica a eu pour effet one désviation générale des cours d'eau vers t'ouest».

Hay que hacer constar que a medida que el estudio de las redes de drenaje de las cuencas vecinas se vaya realizando se podrán ir definiendo mejor las características estructurales de la región.

Figura 9: Relación entre las capturas citadas y los diapiros próximos.

9. irudia: Textuan aipatutako harrapalekuak eta inguruko diapiroekiko erlazioa.

Figura 9: Relación entre las capturas citadas y los diapiros próximos.

B = Bakio L = Larrauri O = Orduña G = Gemika M = Murgia

1 = ArratialZeberio 2 = lbaizaballAmorebieta

(Tomado de Brinkman-Liigters. modificado).

1.5.- REPARTICIÓN DE LONGITUDES DE V ALLE

Son autores rusos (GVIN, 1965) los primeros en desarrollar el método de la «repartición de longitudes de valles de un determinado orden», que dio buenos resultados en regiones, como la provincia petrolífera de los Volga-Urales, en las que se conocía bien, a priori, la disposición estructural profunda.

Dichos autores pensaron que la longitud de algunos valles podía corresponder a un control tectónico, mas concretamente, a las repercusiones de movimientos recientes sobre cuerpos geológicos antiguos. Según GVIN el método se emplea usualmente tomando los valles de segundo o tercer orden. Se prefiere para ello la jerarquización propuesta por HORTON. La metodología es simple. Se mide la longitud de cada uno de los cauces de un orden determinado y el valor obtenido se le asigna al punto medio del cauce considerado; de esta forma obtenemos un mapa de repartición de puntos de medida que uniremos por líneas de igual valor. Estas líneas isovalores dibujan una superficie sin realidad física, pero cuyas líneas directrices resultan ser paralelas a las estructurales. A las anomalías de grandes longitudes de valles parecen corresponder sinclinales profundos {zonas de distensión) mientras a las débiles longitudes corresponderían anticlinales {zonas de compresión).

Hemos desarrollado, a titulo experimentativo, este método en la cuenca del Nervión-Ibaizabal, basándonos en los valles de orden cuatro {37 según el método de HORTON), y el documento obtenido aparece en la figura 10. Se deducen de ahí dos direcciones estructurales predominantes. Una de ellas de dirección NW -SE que corresponde a anomalías débiles {anticlinal Miravalles-Zeberio; anticlinal de Basauri; anticlinal de Orobio), y otra de dirección NE-SW que se puede relacionar con el levantamiento fallado anteriormente citado (alineación Murgia-Gernika).

Será necesario el uso de este método en otras cuencas y con valles de otros ordenes para poder definir mejor su validez.

Figura 10: Mapa de longitudes de valles de orden cuatro en la cuenca del Nervión lbaizabal

10. irudia: Nerbioi-lbaizabal arroko laugarren ordenako ibilguen luzera-mapa.

Figura 10: Mapa de longitudes de valles de orden cuatro en la cuenca del Nervión lbaizabal.

CONCLUSIONES

Se observa la existencia, en la cuenca estudiada, de dos zonas con diferente control estructural; mientras en la mayor parte de la subcuenca del Nervión dicho control es suave, en el resto llega a ser predominante. Se cumple bien la ley del número de cauces de HORTON. A partir de la aplicacion del método de magnitudes se pone de manifiesto la existencia de dos tipos de accidentes, unos de dirección NW -SE (dirección estructural general de la cuenca vasco-cantábrica) y otros de dirección NNE-SSW (posiblemente relacionados con los diapiros cercanos), que explican, en gran medida, tanto ciertas anomalías observadas en la red de drenaje (algunas capturas) como la aparición de rocas volcánicas básicas. Parece ser que ambos tipos de accidentes han jugado indistintamente en diversas as ocasiones. A parecidos resultados se ha llegado con el método de las «longitudes de valle» aunque los resultados en este caso no parecen ser tan evidentes.

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