Análisis de Sistemas en Geografía. Agosto de 2011

EVOLUCIÓN MORFOGENÉTICA POST- TSUNAMI EN LA COSTA DE LLOLLEO, CHILE CENTRAL

Gabriel Rojas Barrera

Programa de Magíster en Geografía. Facultad de Arquitectura y Urbanismo. Universidad de Chile

RESUMEN

Se analizan los procesos de ruptura y ajuste morfogenético en la costa de Llolleo, comuna de San Antonio, tras el tsunami del 27 de febrero de 2010, comparando el perfil de playa y la morfología de la costa, para

condiciones previas y posteriores al tsunami. Se observaron efectos de la ruptura, como el paso de una playa de perfil acrecional a uno erosional; la formación de mini barrier islands en reemplazo de la flecha de la ribera sur del Maipo, la remoción de una playa ubicada en la zona de la escollera, en el extremo sur del

cordón arenoso. Entre las evidencias de un proceso de ajuste en el sistema, se observan al cabo de un tiempo el reestablecimiento de un proceso acrecional prevaleciente en el perfil de playa y la restitución de la flecha

al sur de la desembocadura. Los resultados indican que el sistema evoluciona en dirección a recuperar el equilibrio perdido tras la perturbación tsunamigénica, presentándose como un sistema convergente.

Palabras clave: Morfogénesis costera. Ruptura tsunamigénica. Ajuste morfogenético

INTRODUCCIÓN La cordillera de la Costa chilena se encuentra entre las zonas de mayor actividad sísmica en el mundo, produciéndose un promedio histórico de un terremoto de magnitud 8 cada 10 años (LOMNITZ, 1971 fide RUEGG et al., 2009); y al menos 35 eventos tsunamigénicos entre los años 1562 y 1960 (MONGE, 1993 fide LAGOS, 2000). Las morfogénesis costeras producidas por forzamientos tsunamigénicos, son procesos particularmente interesantes para el estudio de los distintos tipos de equilibrio posibles en una geosinergia, principalmente a través de la observación de secuencias genéticas, entendidas como la sucesión de estados de equilibrio- ruptura- ajuste- equilibrio (TRICART, 1965). Entre los forzamientos tsunamigénicos, el evento del 27 de Febrero del 2010, ha sido uno de los más importantes de la historia reciente, afectando gran parte de la zona centro- sur de Chile (LAGOS et al., 2010).

Entre las localidades más golpeadas por el maremoto, Llolleo (fig. 1) corresponde a la más septentrional de Chile continental en la que se registran daños importantes, tras la destrucción de un asentamiento humano costero ubicado en la playa de Llolleo (WINCKLER & CONTRERAS, 2010). Desde el punto de vista de la secuencia genética de esta geosinergia, diversos autores han hecho mención del equilibrio en el balance sedimentario que se ha establecido tras la formación y persistencia de su cordón arenoso (DEL CANTO & PASKOFF, 1983; CASTRO & ANDRADE, 1989; ARRIAGADA, 2005). Frente a este equilibrio, se presentan periódicamente, forzamientos que producen alteraciones en las geoformas litorales, como son las bravezas de mar y los tsunamis, capaces de modificar aspectos como el perfil de las playas, las geoformas litorales, y las zonas de rompientes (ARAYA- VERGARA, 1979).

Para el caso de una alteración del equilibrio producida por bravezas, el período de preparación del evento, se relaciona con las condiciones atmosféricas y oceanográficas en las zonas donde se originan estos oleajes. Esto permite, mediante un estudio sinóptico, pronosticar su llegada a la costa (ARAYA- VERGARA, 1979). A diferencia del caso anterior, una ruptura sísmica no puede pronosticarse con precisión, y se requieren estudios de largo plazo para identificar la reunión de condiciones propicias para la ocurrencia de estas alteraciones. En este sentido, RUEGG et al (2009) muestran que casi todos los segmentos de la cordillera de la Costa han tenido eventos sísmicos de magnitudes superiores a 8 durante los últimos 130 años, con la importante excepción, a la fecha de su publicación, de la zona comprendida entre los 35º y 37º de latitud sur, lo que corresponde al tramo Constitución- Concepción. Los autores proponen esta zona como un gap sísmico maduro, en el que no han ocurrido grandes procesos de subducción tectónica desde 1835 (RUEGG et al., 2009). Si bien la costa de Llolleo no se ubica precisamente en la zona propuesta por el estudio como aquella susceptible de sufrir este fuerte proceso de subducción tectónica, un evento generado dentro de este tramo, se considera de todas maneras como un tsunami de fuente cercana, capaz de producir efectos catastróficos, como efectivamente los produjo el 27 de febrero de 2010. Esta ruptura ha sido caracterizada en diversos estudios y reportes de campo, tanto desde el punto de vista de su manifestación sísmica y tsunamigénica (BOROSCHEK et al., 2010; LAGOS et al., 2010), como de los efectos que generó en la zona costera (WINCKLER Y CONTRERAS, 2010; FRITZ et al. 2011).

No existen, sin embargo, trabajos que analicen las modificaciones y los procesos de ajuste morfogenéticos posteriores al tsunami, tanto para la costa chilena en general, como para la playa de Llolleo en particular. Al respecto, sólo se pueden mencionar los esquemas de ajuste propuestos por ARAYA-VERGARA para Llolleo, El Yali, y los estuarios del Mataquito y el Maule (2011); mientras que como referencia desde un punto de vista más general, puede mencionarse también un esquema más acabado desarrollado para las costas de Kalutara, en Sri Lanka luego del tsunami de diciembre del 2004 (ARAYA-VERGARA, 2007). El presente trabajo tiene como propósito hacer un seguimiento del proceso de ajuste morfogenético en la evolución geosinergética de la costa arenosa de Llolleo, tras la ruptura tsunamigénica del equilibrio en su balance sedimentario.

MATERIALES Y MÉTODOS

Área de Estudio El área de estudio corresponde a la costa de la localidad de Llolleo, entendida como el sistema conformado por las dunas, la playa, la zona de rompiente y las formas estuariales de la desembocadura del Maipo, ubicadas entre esta desembocadura y el Puerto de San Antonio, en la comuna de San Antonio, Región de Valparaíso, Chile Central (fig. 1). La costa de Llolleo Debido a la activa dinámica que ha tenido la línea de costa en esta área luego de la construcción de las obras portuarias del Puerto de San Antonio; es que a lo largo de su evolución morfológica se han estudiado en ella procesos tanto deposicionales como erosivos, además del efecto que han tenido sobre estos procesos las dinámicas de interacción entre oleaje, playa y deriva litoral

(ARAYA- VERGARA, 1979; MARTÍNEZ, 2001; ARRIAGADA, 2005).

Fig. 1: Área de estudio

La de Llolleo es una playa que ha sido formada a partir de la acumulación de sedimento producida luego de la construcción del puerto de San Antonio, en 1912 (fig.2). La construcción de la infraestructura portuaria modificó la línea de costa de este sector, debido a que las instalaciones comenzaron a impedir el libre tránsito de las arenas provenientes tanto del río Maipo como de la playa de Santo Domingo, las que son transportadas por la deriva litoral (RAMIREZ, 1984). Esta situación provocó una acumulación sedimentaria que entre 1912 y 1934, hizo avanzar la playa de Llolleo hasta 600 m (fig. 2 b) (DEL CANTO Y PASKOFF, 1983),

Otro efecto observado en esta costa es la formación de una flecha en la ribera sur de la desembocadura del Maipo, que se desarrolla hacia el norte desplazando en esta dirección la desembocadura de dicho cauce. El avance de esta flecha fue controlado con la construcción de obras de regulación en la zona del delta del río (fig. 2 c), lo que ayudó también a consolidar la formación de una laguna litoral (fig. 2 d y e), (CASTRO, 1976; POMAR, 1962; ARRIAGADA, 2005).

Fig. 2: Evolución de la línea de costa de Llolleo producto de la construcción portuaria. Modificado de POMAR (1962) Efectos de las bravezas en la morfología costera

Los efectos de las bravezas en esta costa han sido descritos comparando el perfil de la playa en una situación de equilibrio para condiciones de verano (diciembre de 1964), con perfiles de playa obtenidos luego de las marejadas ocurridas en la zona central durante el mes de julio de 1968 (ARAYA- VERGARA, 1979). Los perfiles previos a la ruptura muestran en la playa de Llolleo, una diferenciación entre la alta playa y el estrán, con dos microacantilados sobre la berma (fig. 3 a), mientras que las condiciones posteriores a la acción de las bravezas muestran una sola unidad de playa, cóncava y que limita con las dunas en un acantilado de 1 a 2 m (fig. 3 b) (ARAYA- VERGARA, 1979).

Fig. 3: Comparación entre los perfiles de playa Llolleo para una situación de equilibrio estival (a) y una

condición post- braveza (b). Extraído de ARAYA- VERGARA (1979).

Procedimientos A fin de comparar los procesos prevalecientes en el perfil de playa, y las geoformas litorales resultantes en la costa arenosa de Llolleo, se analizaron una serie de fotos de terreno, cartas, fotos aéreas y satelitales obtenidas de distintas fuentes y en distintas épocas de la evolución geosinergética del área de estudio (ARAYA- VERGARA, 2011; BROEKMAN, 1908; Google Earth; Digital Globe;) La comparación de los distintos aspectos morfogenéticos analizados, se realizó para cuatro etapas claramente marcadas en la evolución de la geosinergia, como son: - la etapa previa a la construcción del

Puerto de San Antonio, - lo ocurrido después del levantamiento

de su infraestructura, - el período inmediatamente posterior al

tsunami del 27 de febrero de 2010, - y un periodo propuesto como de

relajación y ajuste, que se inicia luego de que los efectos de la perturbación producida por el tsunami, dejan de evolucionar en la dirección en que se manifestaran inmediatamente después de la ruptura.

La descripción del sistema en cada una de las etapas mencionadas anteriormente se realizó a través de modelos basados en los esquemas propuestos por CHORLEY & KENEDDY (1971) para sistemas morfológicos y en cascada. Para la determinación de los perfiles de playa se sigue la clasificación morfogenética de ARAYA VERGARA (1986), que diferencia entre perfiles acrecionales, erosionales y mixtos, según el tipo de proceso prevaleciente. Esta determinación se basa en la información obtenida y analizada por otros autores (ARAYA- VERGARA, 1979, 2011a; MARTINEZ, 2001) además de la observación del material gráfico analizado. La comparación de las geoformas costeras se basa en la identificación de las distintas formas de acumulación de sedimento y sus transformaciones luego del tsunami, observadas en el material gráfico analizado y en descripciones encontradas en la literatura, poniendo especial atención en la evolución de la línea de costa.

RESULTADOS

Sistemas morfológicos y en cascada Para el sistema estudiado se proponen cuatro modelos caracterizados en función del flujo sedimentológico y la interacción de este flujo con la morfología de la geosinesrgia, representados por los esquemas que se presentan en las figuras 5-8. Situación previa a la construcción del puerto En una primera etapa, el sistema se compone de dos geoformas principales como son la bahía y la costa acantilada de San Antonio, que interactúan entre sí, básicamente a través del oleaje y la acción de las mareas, responsables de la mayor parte de la energía del sistema (figs. 4 y 5)

Fig. 4: Plano de corrientes y olas observadas previo a la construcción del puerto. Se muestran las olas producidas por el viento sur en trazos continuos perpendiculares a la costa de exposición W-NW (extraído de BROEKMAN, 1908).

Los principales ingresos de sedimento a este sistema costero, son producto de los aportes provenientes del sistema fluvial del río Maipo, complementados por los aportes de un sistema que podríamos denominar como marino, realizados a través del oleaje, la deriva costera y las mareas. Los sedimentos que ingresan al sistema interactúan con el fondo de la bahía, cuya geomorfología

constituye una primera forma de regulador disposicional, que en general permite un libre paso del material, evitando su acumulación dentro del sistema y determinando su salida hacia otros sistemas costeros o bien al sistema marino, por ejemplo a través del valle submarino de San Antonio (fig. 5). Situación posterior a la construcción del puerto La infraestructura portuaria se incorpora al sistema como un nuevo regulador disposicional, permitiendo una acumulación de material en las zonas más someras de la plataforma continental, lo que genera la aparición de nuevas geoformas litorales, las más notorias son el cordón arenoso dispuesto hacia el norte de la desembocadura y formas estuariales; como la flecha que se desarrolla al sur de la desembocadura, y una playa en el sector de la escollera sur; que actúan como morfología de almacenaje de sedimentos. (fig. 6). Ruptura tsunamigénica y situación inmediatamente posterior Junto con aportar sedimentos a las geoformas de almacenaje, el oleaje actúa periódicamente como un agente perturbador del sistema, a través de eventos como marejadas, bravezas o tsunamis, los que provocan la salida de importantes volúmenes de material sedimentario, tanto de la flecha al sur de la escollera, como del cordón arenoso. El forzamiento tsunamigénico opera entonces como una perturbación mayor proveniente del sistema marino, determinando la salida de material sedimentario del sistema costero y generando una alteración en cada uno de los componentes del sistema, que se expresa en grandes transformaciones de las geoformas de almacenaje (fig. 7 y 8).

Fig. 5: Esquema del sistema costero de Llolleo previo a la construcción del puerto de San Antonio.

Fig. 6: Esquema sistema costero de Llolleo posterior a la construcción del puerto de San Antonio

Fig. 7: Sistema costero durante la ruptura tsunamigenica. Se esquematiza la acción directa del sistema

marino sobre las geoformas litorales y la salida de material sedimentario de las formas de almacenaje, no pudiendo especificarse el destino de estos sedimentos.

Marea

Deriva costera y oleaje

Descarga río

Maipo

SISTEMA MARINO

SISTEMA FLUVIAL

SISTEMA COSTERO DE LLOLLEO

Morfología de la

bahía

OTROS SISTEMAS

COSTEROS

Fondo de bahía

Costa acantilada

Marea Deriva costera y

oleaje

Descarga río

Maipo

SISTEMA MARINO

SISTEMA COSTERO DE LLOLLEO

Morfología de la bahía

OTROS SISTEMAS COSTEROS

Fondo de bahía

Infraestructura portuaria

Cordón arenoso

SISTEMA FLUVIAL

Formas estuariales

Marea Deriva costera y

oleaje

Descarga río Maipo

SISTEMA MARINO

SISTEMA FLUVIAL

SISTEMA COSTERO DE LLOLLEO

Morfología de la bahía

OTROS SISTEMAS COSTEROS

Fondo de bahía

Infraestructura portuaria

Cordón arenoso

TSUNAMI

Flecha sur

SISTEMA MARINO

Fig 8: Efectos de la perturbación tsunamigénica en los componentes del sistema costero. Se representa el cambio en las geoformas de almacenamiento luego de la perdida de material representada en el esquema

anterior.

Perfil de playa. En el cordón arenoso de Llolleo, donde la condición de equilibrio es la de una playa de perfil acrecional (fig.9 a); se produce un cambio en esta condición, dando paso a una unidad de playa cóncava separada de las dunas por un microacantilado, lo que es característico de un perfil erosivo. Se observa que esta unidad de playa resultante queda desprovista de vegetación, lo que contrasta con lo observado en las dunas

inmediatamente contiguas, que presentan formas vegetales propias del psamosere de la costa central chilena, como son Ambrosia chamissonis y Carpobrotus aequilaterus (fig. 9 b) Al cabo de un periodo de dos meses se observa la aparición de la especie A. chamissonis en la playa anterior a las dunas, dando paso a la formación de microdunas, lo que indica un proceso acrecional en el cordón arenoso (fig. 10).

Fig. 9: Perfil acrecional observado durante diciembre de 1980 (a, extraído de Del Canto & Paskoff, 1983) en contraposición a la playa cóncava observada producto de la acción del tsunami

(b, fotografía de terreno de J. F. Araya-Vergara).

Marea Deriva costera y

oleaje

Descarga río

Maipo

SISTEMA MARINO

SISTEMA COSTERO DE LLOLLEO

Morfología de la bahía

OTROS SISTEMAS COSTEROS

Fondo de bahía

Infraestructura portuaria

Mini barrier island

SISTEMA FLUVIAL

Playa erosiva

Fig. 10: Playa de Llolleo recuperando su proceso acrecional a dos meses de la accíon del tsunami.

(Fotografía de terreno de J. F. Araya-Vergara).

Ruptura y ajuste en las geoformas litorales

Se reconocen al menos dos geoformas de acumulación de sedimentos (cordón arenoso y flecha sur) sobre las que actúan las distintas fuerzas provenientes del sistema marino, entre ellas la perturbación tsunamigénica (Fig. 7). La percepción remota muestra que la flecha existente durante agosto del 2009 (fig 11 a), sufre una ruptura luego de ocurrido el tsunami, generando así una mini barrier island (fig 11 b). Finalmente se observa la completa recuperación de la geoforma al cabo de 5 meses de ocurrido el evento (fig. 11c).

Fig. 11: Flecha en la ribera sur del río Maipo(a), que luego del tsunami del 27 de febrero de 2010 se redujo a una flecha truncada y mini barrier island (b). Cinco meses después se observa la reconstrucción total de la flecha (c). Elaborado en base a imágenes obtenidas de (a y b), Araya- Vergara, (2011b) y (c), Digital Globe.

En el caso del cordón arenoso se distinguen dos secciones, una zona proximal y otra distal, relacionadas con la cercanía respectiva de la desembocadura del Maipo, pudiéndose constatar los cambios en el almacenaje sedimentario a través de la observación de la posición y forma de la línea de costa, particularmente en la zona proximal del cordón (fig. 12). Se observan dos situaciones en el periodo previo a la ocurrencia del evento tsunamigénico: Durante enero de 2007 se presenta una zona proximal de costa curvada, donde se aprecia la acumulación de gran cantidad de sedimento cubriendo las

obras de regulación construidas para controlar el avance de la flecha sur (fig. 12 a). Una segunda situación es la mostrada para agosto de 2009, donde el sedimento que cubre las escolleras ha sido retirado, conservándose una pequeña playa remanente al sur de la escollera (fig 12 b). A dos días del tsunami se observa una playa remanente aún mas reducida en esta condición de escollera descubierta (fig. 12 c), Tras la ruptura tsunamigénica la playa es completamente removida, no mostrandose signos de recuperación a 5 meses del evento (fig. 12 d-f).

Fig. 12: Forma de la costa en el cordón arenoso de Llolleo, zona proximal a la desembocadura del Maipo. Se observa una playa curva en su extremo sur en condiciones de escollera cubierta y una playa remanente en

condiciones de escollera descubierta. Luego de la acción del tsunami se observa la remoción de la playa remanente. Elaborado en base a imágenes obtenidas de Digital Globe y Araya- Vergara (2011b)

DISCUSIÓN

Perfil de playa Los análisis de los impactos morfogenéticos de los tsunamis, se refieren principalmente a la erosión vertical, al transporte de sedimentos tierra adentro, a cambios batimétricos en el litoral cercano y a algunos cambios en playas y frentes costeros (Araya- Vergara, 2011a). Cambios de este tipo también pueden observarse luego de la acción de bravezas sobre las costas arenosas. (Araya- Vergara, 1979) Luego de la ocurrencia de la ruptura tsunamigénica del 27 de febrero de 2010 en las costas de Llolleo, se observa un socavamiento de la playa que obedece a un proceso erosivo de corta duración, que da

paso a una rápida recuperación del perfil acrecional del cordón arenoso, coincidiendo con lo planteado por diversos autores respecto de la prevalencia de procesos de acumulación en la playa de Llolleo (DEL CANTO & PASKOFF, 1983; CASTRO & ANDRADE, 1989; ARRIAGADA, 2005) los que se observan en la etapa de ajuste post- tsunami (Araya- Vergara, 2011a). Procesos de ruptura en las geoformas litorales Las alteraciones de las geoformas litorales observadas principalmente en la zona proximal a la desembocadura del río Maipo, dan cuenta de la influencia que tienen tanto la orientación de la línea de costa, como la presencia de obras de defensa en las zonas afectadas por tsunamis (Keating et al. 2005; Araya- Vergara, 2007).

Al ser ésta una zona muy expuesta al oleaje proveniente del SW, donde se originaron las ondas tsunámicas, y carecer de defensas que disminuyan el impacto de esta perturbación, la zona estuarial del río Maipo fue una de las más afectadas por la ruptura. Asi lo constata José Luis Brito Montero, conservador y curador del Museo Municipal de Ciencias Naturales y Arqueología, que en base a los relatos de pescadores de caleta Boca del Maipo comenta que: “El primer impacto fue que la ola borró la barra de arena del río (flecha sur) y continuó su camino hacia el interior, socavando la ribera norte y dañando seriamente las viviendas del sector Tejas Verdes en la orilla del río, dañando visiblemente la vegetación en algunos sectores. Se observó que también arrastró peces de agua dulce los que murieron y sus cadáveres fueron consumidos posteriormente por las aves marinas y carroñeras1” Estas apreciaciones coinciden con lo observado en la zona del estuario del río Maipo, donde geoformas de acumulación arenosa como son la flecha estuarial y una playa remanente al sur de la escollera, pierden parte importante de su material sedimentario, o bien desaparecen. Proceso de Ajuste Las teorías contemporáneas sugieren que las situaciones de equilibrio y de no equilibrio en los ecosistemas deben analizarse considerando la manera en que éstos se desarrollan y responden a las perturbaciones, clasificándolos en sistemas convergentes y sistemas divergentes (Philips, 2004).

1Brito, J.L. 2010 Efectos del Tsunami en la zona de

desembocadura y estuarial del río Maipo. Reporte inédito

En este sentido, luego de la perturbación tsunamigénica es posible observar en el sistema costero de Llolleo, una retroalimentación negativa, en el sentido de que el proceso erosivo iniciado tras la ocurrencia de esta ruptura, no se desarrolla hasta consolidar el perfil erosional de la playa, sino que más bien lo hace en el sentido de recuperar una condición acrecional, característica de su condición de equilibrio en el balance sedimentario. Por su parte, la recuperación de la flecha estuarial del río Maipo, se plantea también como el resultado de un proceso de ajuste morfogenético, que va en la dirección de conservar las características más estables en la evolución de la geosinergia. CONCLUSIONES

Las alteraciones de las geoformas litorales dependen del grado de exposición de la costa, el que está determinado por la orientación de la línea de costa y por la existencia y ubicación de obras de control y defensa litoral.

La geosinergia de Llolleo responde en general, como un sistema convergente, ya que luego de una fuerte perturbación, se observan procesos de recuperación de condiciones previas al evento.

La recuperación de las condiciones previas a la ruptura obedecen a un proceso de ajuste morfogenético, correspondiente a la etapa final de la secuencia genética observada en este sistema.

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