Punto de quiebre

En geomorfología, un punto de quiebre o punto de quiebre es una parte de un río o canal donde hay un cambio brusco en la pendiente del lecho del canal, como una cascada o un lago. Los puntos de quiebre reflejan diferentes condiciones y procesos en el río, a menudo causados por la erosión previa debido a la glaciación o la variación en la litología. En el modelo del ciclo de erosión, los puntos de quiebre avanzan un ciclo río arriba, o tierra adentro, reemplazando un ciclo anterior. Un punto de quiebre que ocurre en la cabecera (extensión más alejada río arriba) de un canal se llama corte de cabecera. Los cortes de cabecera que resultan en erosión en la cabecera son características distintivas de características de drenaje en expansión inestables, como barrancos que se erosionan activamente.

Los puntos de inflexión también aparecen en otros cuerpos planetarios que antes tenían o tienen líquidos en la superficie, como Marte y Titán. En Marte, los puntos de inflexión tienen una elevación común que sugiere un nivel del mar común para un antiguo océano marciano. En Titán, los valles montañosos adyacentes a los actuales mares de hidrocarburos muestran evidencia de puntos de inflexión y de un cambio reciente del nivel del mar.

Formación

Los puntos de inflexión se forman por la influencia de la tectónica, la historia climática y/o la litología. Por ejemplo, la elevación a lo largo de una falla por la que fluye un río a menudo dará como resultado un tramo inusualmente empinado a lo largo de un canal, conocido como zona de inflexión. La glaciación que da como resultado un valle colgante suele ser un lugar privilegiado para los puntos de inflexión. Si la litología de la roca varía, como ocurre con la pizarra entre rocas ígneas, la erosión se producirá de forma más constante en la roca más blanda que en la roca circundante, más dura.

El nivel de base es la elevación de la superficie del cuerpo de agua en el que finalmente desemboca un río, generalmente el océano. Una caída en el nivel de base provoca una respuesta del sistema fluvial que excava en el paisaje. Esta incisión comienza en la formación de un punto de inflexión y su migración río arriba depende en gran medida del área de drenaje (y, por lo tanto, del caudal del río), del material que atraviesa y de la magnitud de la caída en el nivel de base.

Ejemplos modernos

Los puntos de inflexión incluyen cascadas y algunos lagos. Estas características son comunes en ríos con una pendiente suficiente, es decir, con un cambio suficiente en la elevación sobre el nivel del mar a lo largo de su recorrido como para fomentar la degradación.

Influenciada por la litología

Las variaciones en la estabilidad de la roca subyacente influyen en el desarrollo de un río con canales de lecho rocoso, ya que las aguas erosionan diferentes tipos de rocas a diferentes velocidades. Las cataratas Victoria, en el río Zambeze, son un ejemplo espectacular de esto. Las gargantas visibles en imágenes satelitales ilustran los procesos de erosión detrás de la formación de las cataratas. Aquí, gran parte de la roca de la superficie es un enorme umbral de basalto, con grandes grietas llenas de arenisca fácilmente erosionable que se hacen visibles por el curso del Zambeze a través del terreno. Las gargantas aguas abajo de las cataratas por las que fluye fueron erosionadas con el tiempo por la acción del agua.

Influenciada por la actividad tectónica

En toda Nueva Zelanda, la elevación tectónica y las fallas contribuyen activamente a la iniciación y recesión de los puntos de confluencia. El sistema del río Waipoua, en la Isla Norte, se ha estudiado y utilizado para crear modelos matemáticos para predecir el comportamiento de los puntos de confluencia. El estudio mostró una correlación directa entre el área de drenaje aguas arriba y la tasa de migración, lo que produjo datos modelados que se aproximaron mucho a los datos recopilados. El sistema del río Waipoua atraviesa sedimentos, en su mayor parte, a diferencia del lecho rocoso.

Influenciada por la actividad glacial

Los cambios bruscos de pendiente son comunes en los ríos que fluyen a través del paisaje muy erosionado que queda cuando los glaciares retroceden. Los valles glaciares, así como el rebote isostático resultante de la eliminación de la masa de hielo glaciar, contribuyen a esto.

Las cataratas del Niágara, en la frontera entre Estados Unidos y Canadá, son un ejemplo característico de este fenómeno. La migración de las cataratas ha disminuido de aproximadamente 1 m por año en 1900 a los 10 cm por año actuales. Las cataratas, en particular las cataratas Horseshoe, son muy empinadas y se deben a la glaciación. Los propios Grandes Lagos se encuentran en las depresiones dejadas por los glaciares, ya que la corteza aún se está recuperando.

La catarata Bridalveil, en el valle de Yosemite, California, cae sobre el borde de un valle colgante.

Paleomorfología

La evidencia de un punto de concavidad en el pasado geológico se puede conservar en la forma del lecho de roca debajo de cualquier deposición posterior, así como dentro de las deposiciones sedimentarias que no han cambiado debido a la actividad humana o de otro tipo. Los lagos se suelen llenar de sedimentos con el tiempo, pero las cascadas a menudo se erosionan. Hay pocos ejemplos obvios y secos todavía visibles en la actualidad de puntos de concavidad prehistóricos.

Evidencia de inundaciones prehistóricas masivas

Dry Falls, un precipicio de 5,6 kilómetros de largo en el centro de Washington, es un ejemplo de un antiguo punto de caída de agua. La evidencia geológica sugiere firmemente que el agua que formó esta formación fluyó sobre las Channeled Scablands, brotando del lago glacial Missoula durante un evento conocido como las inundaciones de Missoula y hacia la garganta del río Columbia.

Evidencias dentro de la topografía kárstica

En la parte alta del río Cumberland, en Tennessee, existen una serie de cuevas abandonadas hidrológicamente que aún contienen sedimentos depositados por el río. Estas cuevas fueron objeto de un esfuerzo para medir la tasa de migración de los puntos de contacto a lo largo del río, así como para aproximar el caudal del río a lo largo del tiempo. En la topografía kárstica, el descenso del nivel de un río influye en algo más que en su cauce; como ya no fluye agua a un nivel determinado, las cuevas y los niveles freáticos descenderán localmente hasta el nuevo nivel.

Evidencia de una caída a gran escala del nivel de base

Se puede observar que los grandes desagües hacia los océanos de todo el mundo continuaron sobre tierras que alguna vez estuvieron expuestas, ya sea debido a hundimientos tectónicos, aumento del nivel del mar u otros factores. Hay imágenes batimétricas disponibles para gran parte de la costa occidental de los Estados Unidos y, en particular, el fondo oceánico justo frente a la costa de los ríos en el noroeste del Pacífico exhibe tales características submarinas.

En algunos lugares todavía se conservan puntos de incisión en estos cauces y valles fluviales inundados. Un estudio realizado en la cuenca mediterránea se centró en estas características. En este caso, la incisión se produjo por el cierre del Mediterráneo a finales del Mioceno. Esta repentina falta de entrada de agua oceánica provocó que la cuenca disminuyera de volumen y aumentara la salinidad y, como resultado del descenso del nivel de la superficie, muchos de los ríos que aún hoy desembocan en el Mediterráneo comenzaron a incidir.

Movimiento

Como se observa en muchas cascadas importantes, los puntos de inflexión migran río arriba debido a la erosión del lecho rocoso, dejando a su paso canales profundos y llanuras de inundación abandonadas, que luego se convierten en terrazas. El retroceso de los puntos de inflexión se demuestra fácilmente en algunos lugares afectados por la respuesta isostática postglacial y la caída relativa del nivel del mar, como en Escocia. En otras áreas, la datación de las terrazas del lecho rocoso expuestas es más consistente con la incisión uniforme espacialmente y la persistencia de la zona de inflexión en aproximadamente el mismo lugar.

Un río, que ha ganado o perdido energía potencial con su cambio de pendiente, procederá entonces a eliminar los puntos de quiebre de su sistema ya sea por erosión (en el caso de las cataratas; ganó energía potencial) o por deposición (en el caso de los lagos; perdió energía potencial) para que el río recupere su perfil cóncavo suave y escalonado.

Las tasas de migración de los puntos de contacto, en el caso de las cascadas, suelen oscilar entre 1 mm y 10 cm al año, con algunos valores excepcionales.

Modelado matemático

La propagación de los puntos de inflexión se modela típicamente con la ley de potencia de corrientes semi empírica, donde el tamaño de la cuenca de drenaje se utiliza como un indicador de caudal, que a su vez tiene una correlación no lineal positiva con la tasa de migración de los puntos de inflexión. Se han propuesto soluciones tanto analíticas como numéricas para resolver la ley de potencia de corrientes.

Extracción automatizada en SIG

Los puntos de inflexión y las zonas de inflexión se pueden extraer de forma semiautomática de los modelos de elevación digitales en el software de sistemas de información geográfica (por ejemplo, ArcGIS). El problema con la mayoría de los métodos existentes es que suelen ser subjetivos y requieren un procesamiento de datos que consume mucho tiempo. Una solución para estos problemas es una herramienta diseñada para ArcGIS, llamada Knickzone Extraction Tool (KET), que automatiza enormemente el proceso de extracción.