Gel jugant amb pedres

2003/05/01 Nuñez-Betelu, Koldo | Galarraga Aiestaran, Ana - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Geologia

Els científics sabien des de fa temps que aquestes formacions no eren una compensació del treball dels follets o extraterrestres; l'explicació, per descomptat, és molt més terrestre i tenen molt a veure el clima i el tipus de sòl. S'ha tractat de trobar una explicació per a cadascuna de les formacions i ara alguns científics han presentat un model complet que aglutina a tots els agents. L'estudi ha estat realitzat pels geòlegs estatunidencs Mark Kessler i Brad Werner i els resultats han estat publicats en la revista Science.

Aquests geòlegs s'han centrat en les formacions rocoses que apareixen a Alaska, algunes illes noruegues i zones alpines. Consideren que en l'origen de totes les formacions manen dues forces principals, depenent de quin sigui la més forta de les dues, les pedres s'organitzaran de l'una o l'altra manera. A més, existeixen altres agents a tenir en compte, bastant que en un d'ells es produeixi un petit canvi per a passar d'una configuració a una altra.

Amb totes aquestes variables, s'ha elaborat un model numèric en el qual els resultats obtinguts per ordinador es corresponen amb les formacions que apareixen en la naturalesa. Per això, els investigadors han explicat matemàticament les línies de formació de roques. Sembla que el model ha explicat el que es coneixia anteriorment, és a dir, que el principal mecanisme el constitueixen els cíclics dels processos de congelació i descongelació, la qual cosa provoca moviments en el sòl capaços de moure les pedres.

Roda de bruixes creada pel gel

Aquestes curioses formacions de pedra sorgeixen de la divisió i disposició del sòl i de les pedres de gra fi en sòls d'entre un decímetre i un metre de profunditat. En principi, en aquests sòls les pedres i els grans fins estan barrejats, amb aigua intermèdia. Quan es formen cristalls de gel, l'aigua líquida flota i expandeix la capa superior. A més, l'augment de volum en la congelació de l'aigua també contribueix a aquesta expansió. En conseqüència, desestabilitza la interfície entre pedres i sòl.

A més, en el sòl les pedres grans es troben en la part superior, mentre que els grànuls més petits en les capes inferiors, pel fet que els grans fins van des del buit de les pedres cap avall. No obstant això, els processos de congelació i descongelació que es produeixen entre aquestes capes alteren aquesta estructura. De fet, en congelar el sòl, la isoterma baixa de dalt a baix i les pedres superiors es congelen més ràpid que el sòl de gra fi, ja que les pedres són seques. Al mateix temps, el sòl perd aigua, s'asseca i es compacta. En zones empinades, aquest procés obliga a desplaçar pedres i grans fins.

En fondre el gel, el sòl compactat reabsorbeix aigua i s'expandeix. Però com s'expandeix verticalment, no iguala el desplaçament lateral abans ocorregut. Com a conseqüència de tot això, les pedres es desplacen cap amunt i cap a la zona d'alta concentració de roques, mentre que el sòl es desplaça cap avall i cap a una concentració elevada de sòl. Aquest procés ha estat denominat com a classificació lateral, per la qual cosa després dels successius cicles de congelació i fusió queden separades les pedres i el sòl.

El segon mecanisme principal és l'alineació de les pedres. Els moviments que es produeixen durant la congelació i el desglaç provoquen l'elevació de les zones rocoses, mentre que el sòl queda més profund.

A més, les roques queden limitades lateralment. Pel diferencial de pujada, les pedres es desplacen de les zones de major gruix a les petites, allargant-les en un eix. Al final queden alineats.

En funció de quin d'aquests dos mecanismes sigui el més potent, es generen diferents tipus de formacions. No obstant això, cal tenir en compte altres agents. Les més importants són el pendent i la concentració de roques en el sòl, bastant que es produeixi una petita modificació en algun dels seus agents per a passar d'una disposició a una altra.

D'una constitució a una altra

En el model realitzat per ordinador, tots els agents han estat quantificats i poden veure què passa canviant el valor de les variables. Això permet visualitzar la influència de cada variable en la creació de cercles, laberints, illes, línies o polígons, així com els canvis necessaris per a passar d'una formació a una altra.

Per exemple, si es disposa d'una formació de cercles, n'hi ha prou amb donar un valor zero per força que actua lateralment i reduir la concentració de pedres (a 1.000 pedres/m 2, per exemple) per a explicar un laberint. Si la concentració de roques és encara menor, s'obtenen 700 pedres/m 2 o illes de pedra. Per contra, si la concentració de pedres és de 100 pedres/m 2, a mesura que augmenta el pendent, les illes de pedra passen a les línies que descendeixen en pendent.

D'altra banda, si la força que actua lateralment o la que obliga a alinear les pedres és gran, les pedres passen d'estar disposades en forma d'illa a formar polígons.

Aquest trànsit també pot aparèixer físicament. D'una banda, el sòl ha de ser menys compacte i per un altre, les pedres han de ser grans. Pel fet que entre les grans pedres queden espais oberts d'aire fred, les roques que les formen es congelen ràpidament. Al no ser un sòl excessivament compacte, el mecanisme de classificació lateral és relativament feble, la qual cosa genera inestabilitat en la profunditat de les zones rocoses. La congelació ràpida, no obstant això, augmenta el moviment lateral, estreny les zones rocoses i obliga a estirar-les. Per això, en lloc d'aparèixer les illes, es creen polígons.

Polígons, formacions més complexes

La dinàmica més complexa és la que genera polígons. Es deuen precisament a la interacció dels dos mecanismes principals. Gràcies al model d'ordinador, han demostrat per què i com s'explica una de les característiques d'aquestes xarxes que es formen unint polígons. De fet, en les zones de trobada de polígons apareixen punts de tall de tres costats i un mateix angle, tant en l'ordinador com en la naturalesa.

Segons els geòlegs, quan les pedres s'ordenen formant l'angle de tall més petit, en la part del sòl delimitada per aquestes pedres és més feble el moviment que les empeny a estrènyer. Per això, les pedres tendeixen a organitzar l'angle de tall més petit com es genera. Els talls de quatre o cinc costats són inestables i passen a formar els de tres costats. Similar tendència s'observa en les bombolles de sabó i escumes de fluids magnètics.

En definitiva, els geòlegs han comprovat que els fenòmens que ocorren en la naturalesa coincideixen amb els que apareixen en l'ordinador. Per tant, des del punt de vista de les formacions de pedra, es considera que es poden endevinar pistes sobre la importància que ha tingut cada agent en la seva formació, així com sobre les característiques del sòl. Per això, a més de servir per a donar una explicació completa, aquest model pot servir per a conèixer les propietats del sòl.

Influència geològica del fred en les nostres latituds El presentat en l'article és una explicació d'un treball de recerca realitzat en latituds altes, però aquests resultats poden estendre's també a altres latituds si les condicions són adequades. De fet, el clima fred, el sòl humit que es congela i descongela cíclicament, i els còdols són els únics elements necessaris per a generar les citades formacions geomètriques. Per això, en algunes zones aïllades dels Pirineus, Sierra Nevada i de les muntanyes de la Península Ibèrica es poden veure també algunes d'aquestes formacions. No obstant això, no són especialment espectaculars, ja que el gel, tant als Pirineus com en la resta de les muntanyes d'Euskal Herria, té la seva major influència en l'erosió de les zones rocoses. En conseqüència, en les zones d'acumulació de neu i gel s'han format les morrenes, mentre que en la resta de les zones es concentren les grans graves que s'acumulen als peus dels penya-segats. Els polígons, anells i uns altres en regions d'alta altitud, com les de Gavarnie i la Muntanya Perduda, es poden veure en Aneto i al Pirineu, generalment poc desenvolupats. Una altra cosa és la qüestió de les glaciacions quaternàries, ja que són llavors les formacions geomorfològiques que s'observen en les nostres muntanyes. Els més espectaculars són els paleomorríes, ja que la majoria dels altres han estat ocultats per sòls posteriorment acumulats o, en la majoria dels casos, van ser erosionats fa temps. Encara es poden veure els paleomorrenos als Pirineus, la zona d'Aralar, Anboto, etc. Les nostres latituds són testimonis silenciosos de les latituds altes actuals.

Sense pedres

Allí on no hi ha pedres també es formen polígons i altres formacions geològiques. Per exemple, en els sòls d'argila es creen bons polígons, més grans que els de pedres. No obstant això, hi ha una diferència: el centre no està sempre aixecat, sinó cap a dins, per la qual cosa pot aparèixer aigua.

En tots ells, a una profunditat de 30 a 50 cm de la superfície, es troba el permafrost, sòl gelat.

Polígons de tundra a l'illa d'Ellesmere, en l'Arxipèlag Àrtic canadenc. Encara que a penes es veuen, en ell hi ha bous amb musclos. Els polígons tenen un diàmetre de 4-6 metres. (Foto: C. Nuñez Betelu).Són similars a les anteriors però dins del polígon existeixen petits polígons poc desenvolupats. (Foto: C. Nuñez Betelu).Aquestes formacions es troben en May Pont, a l'illa d'Axel Heiberg, en l'Arxipèlag Àrtic canadenc. Els polígons tenen els seus límits baixats, per la qual cosa el polígon apareix més amunt. (Foto: C. Nuñez Betelu).Quan hi ha pendent, en el sòl argilenc es formen boles de 30 a 50 cm de diàmetre, ja que el sòl es llisca per sobre del permafrost. Aquestes boles són de l'illa d'Ellesmere. (Foto: C. Nuñez Betelu).