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GEOLOGÍA PARA INGENIEROS. DESIERTOS Y VIENTOS.
Ilustración 1 Desierto del Sahara, África
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LUIS FERNANDO GÓMEZ GALVIS CÓDIGO: 15201202 DOCENTE MAURICIO ALBERTO ARENAS GEÓLOGO UNIVERSIDAD DE SANTANDER, UDES FACULTAD DE INGENIERÍAS PROGRAMA: INGENIERÍA CIVIL BUCARAMANGA 2016 GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
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CONTENIDO INTRODUCCIÓN ............................................................................................................................... 4 1.
JUSTIFICACIÓN JUSTIFICACIÓ N .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................ 4
2.
OBJETIVOS.................. OBJETIVO S................................... .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ...................... .... 4
MARCO TEÓRICO ............................................................................................................................. 5 3.
Desierto Desiert o ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................... ......................... ....... 5
4.
Meteorización Meteori zación en desiertos .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ............................... ............. 5
5.
Distribución Distri bución y causas de las regiones region es secas: ................................... .................. ................................... ................................... ...................... ..... 5
6.
Desiertos Desiert os de latitudes latitude s bajas:................................. ................ ................................... ................................... ................................... ............................... ............. 6
7.
Desiertos Desiert os de latitudes latitude s medias: ................................... ................. ................................... ................................... .................................... ......................... ....... 6
8.
Procesos geológicos geológic os en climas áridos .................................. ................ ................................... .................................. .................................. ................. 7
9.
Papel del agua ................................... .................. .................................. ................................... ................................... ................................... .................................. ................ 8
10.
Transporte Transpo rte de sedimentos sedimento s por el viento. ................................... .................. ................................... ................................... ...................... ..... 8
12.
Erosión eólica .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ............................. ............ 11
13.
DEPÓSITOS DEPÓSITO S EÓLICOS. .................................. ................. ................................... ................................... ................................... ................................... ................. 12
14.
Tipos de dunas. ................................... ................. ................................... .................................. ................................... ................................... .......................... ......... 15
15.
Depósitos Depósito s de loess (limo) ................................. ................ ................................... ................................... ................................... ............................. ........... 17
16.
CONCLUSIONES CONCLUSIO NES .................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................... .......................... ......... 18
17.
BIBLIOGRAFÍA BIBLIO GRAFÍA .................................. ................ ................................... ................................... ................................... .................................. ............................. ............ 19
18.
WEBGRAFÍA WEBGRAFÍ A .................................. ................. .................................. ................................... ................................... ................................... ................................ .............. 19
19.
Palabras Palabr as claves: .................................. ................ ................................... .................................. ................................... ................................... .......................... ......... 20
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LISTA DEILUSTRACIONES (FIGURAS). ILUSTRACIÓN 1 DESIERTO DEL SAHARA, ÁFRICA ......................................... 1 ILUSTRACIÓN 2 EJEMPLO DE DESIERTO ........................................................ 5 ILUSTRACIÓN 3 DESIERTOS Y ESTEPAS ALREDEDOR DEL PLANETA. ....... 6 ILUSTRACIÓN 4 VIENTOS Y DESIERTOS DE LATITUDES MEDIAS. ............... 7 ILUSTRACIÓN 5 CORRIENTES EFÍMERAS. ...................................................... 8 ILUSTRACIÓN 6 FORMAS DE TRANSPORTE DE SEDIMENTOS.....................9 ILUSTRACIÓN 7 PERFIL DE VELOCIDAD EN UN FLUIDO. ............................ 10 ILUSTRACIÓN 8 EROSIÓN EÓLICA, VALLE DE LUNA ARGENTINA .............. 11 ILUSTRACIÓN 9 FORMACIÓN DE UNA DEPRESIÓN DE DEFLACIÓN. A. ANTES DE LA DEFLACIÓN. B. DESPUÉS DE LA DEFLACIÓN SE HA CREADO UNA DEPRESIÓN SUPERFICIAL. ............................................. 11 ILUSTRACIÓN 10 VENTIFACTO ...................................................................... 12 ILUSTRACIÓN 11 YARDANGS ..........................................................................12 ILUSTRACIÓN 12 PARTES DE UNA DUNA ...................................................... 14 ILUSTRACIÓN 13 DUNAS BARJANES ............................................................. 15 ILUSTRACIÓN 14 DUNAS TRANSVERSAS ...................................................... 16 ILUSTRACIÓN 15 DUNAS BARJANOIDES ....................................................... 16 ILUSTRACIÓN 16 DUNAS LONGITUDINALES ................................................. 16 ILUSTRACIÓN 17 DUNAS PARABÓLICAS ....................................................... 17 ILUSTRACIÓN 18 DUNAS ESTRELLA ..............................................................17
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INTRODUCCIÓN En este documento se va a mostrar la gran influencia que tiene el clima en la naturaleza, en este caso en la formación de desiertos, este es otro ejemplo excelente de la gran relación entre el clima y la geología. También se van a mostrar algunos temas anteriormente tratados como lo es la meteorización, pero en este caso enfocado a zonas desérticas, otro tema a tratar son los cambios climáticos (visto en glaciares y glaciac iones).
1. JUSTIFICACIÓN Teniendo en cuenta la definición de la palabra ingeniería dada por el Ingeniero inglés Thomas Tredgold “La ingeniería es el arte de dirigir los
grandes recursos de energía de la naturaleza para uso y conveniencia del hombre”, se p uede deducir que como ingenieros en formación que somos, es de total importancia conocer los fenómenos que se presentan en la naturaleza, ya que deben ser tenidos en cuenta a la hora de proyectar, en nuestro caso una obra civil.
2. OBJETIVOS 2.1.
OBJETIVO GENERAL
-Conocer las características de un desierto.
2.2.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-Conocer la distribución y causas de regiones secas en el mundo. -Diferencias desiertos de latitudes bajas y medias. - Analizar el proceso de meteorización y sus causas en los desiertos. -Entender el proceso de transporte de sedimentos por el viento.
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- Aprender cuales son los tipos de depósitos en desiertos y diferenciarlos.
Ilustración 2 Ejemplo de desierto
MARCO TEÓRICO 3. Desierto La Palabra desierto significa desocupado. Muchas regiones secas pueden llamarse así, aunque dentro de los desiertos hay zonas donde se dispone de agua y allí plantas y animales medran.
Fuente: http://ejemplosde.com/ejemplos-del-desierto/
4. Meteorización en desiertos Por el contrario, muchos de los derrubios meteorizados en los desiertos consisten en roca y fragmentos minerales inalterados: es el resultado de los procesos de meteorización mecánica. En las tierras secas, la meteorización de la roca de cualquier tipo se ve muy reducida debido a la falta de humedad y a la escasez de ácidos orgánicos procedentes de las plantas en descomposición.
5. Distribución y causas de las regiones secas: Las regiones secas del mundo abarcan alrededor de 42 millones de kilómetros cuadrados, un sorprendente 30 por ciento de la superficie terrestre. Ningún otro grupo climático ocupa un área de tierra tan grande. Tipos de regiones secas:
-Desiertos (árido): Gran extensión de terreno arenoso o pedregoso que se caracteriza por una vegetación muy pobre debida a la escasez de lluvias y a la extremada variación de temperatura entre la noche y el día.
-Estepa (semiárido): es una variante marginal y más húmeda del desierto y es una zona de transición que rodea el desierto y lo separa de los climas húmedos que lo bordean. GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
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6. Desiertos de latitudes bajas: El corazón de los climas secos de latitudes bajas se encuentra en las proximidades de los trópicos de Cáncer y de Capricornio. En el hemisferio meridional, los climas secos dominan Australia. Casi el 40 por ciento del continente es un desierto, y mucho del resto, una estepa. Además, hay zonas áridas y semiáridas en el sur de África y tienen una limitada aparición en las costas chilena y peruana. ¿Qué produce estas bandas de desierto de latitud baja? La respuesta es la distribución global de la presión del aire y de los vientos.
Ilustración 3 Desiertos y estepas alrededor del planeta.
Fuente: Tarbuck y Lutgens, ciencias de la tierra.
7. Desiertos de latitudes medias: A diferencia de sus equivalentes de latitudes bajas no están controlados por masas de aire en descenso asociadas con presiones elevadas. En cambio, estas regiones secas existen principalmente porque están resguardadas en el interior de grandes masas continentales.
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El mecanismo es sencillo: a medida que los vientos predominantes se encuentran con las barreras montañosas, el aire se ve forzado a ascender. Cuando el aire se eleva, se expande y se enfría, un proceso que puede producir Nubes y precipitación. Las laderas de las montañas expuestas al viento (barlovento), tienen a menudo abundante precipitación. Por el contrario, las laderas de las montañas que están a sotavento suelen ser mucho más .Esta situación existe porque el aire que alcanza la ladera de sotavento ha perdido mucha de su humedad y, si el aire desciende, se comprime y se calienta, con lo cual la formación de nubes es incluso menos probable.
Ilustración 4 Vientos y desiertos de latitudes medias.
Fuente: Tarbuck y Lutgens, ciencias de la tierra.
8. Procesos geológicos en climas áridos Las colinas angulosas, las escarpadas paredes de los cañones la superficie de grava y arena del desierto contrastan notablemente con las colinas redondeadas y las pendientes curvilíneas de los lugares más húmedos. De hecho, para un visitante de una región húmeda, puede parecer que un paisaje desértico ha sido formado por fuerzas diferentes de las que actúan en las áreas bien abastecidas de agua. Sin embargo, aunque el contraste puede ser notable, no GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
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reflejan procesos diferentes; tan sólo revelan los diferentes efectos que pueden tener los mismos procesos cuando actúan bajo condiciones climáticas opuestas.
9. Papel del agua Los desiertos tienen corrientes de agua efímeras (ephemero - de vida corta), lo que significa que transportan agua sólo en respuesta a episodios específicos de precipitación. Una corriente efímera típica podría fluir sólo unos p ocos días o quizá tan sólo unas horas al año. Algunos años, el cauce puede no transportar agua en absoluto. Estas corrientes de agua alcanzan su caudal máximo rápidamente pero así mismo desaparece y a causa de falta de vegetación en el medio causa bastante erosión. En los desiertos también hay erosión eólica, esta, de hecho, más significativa en las áreas secas que en ningún otro lugar, la mayoría de las formas del desierto son esculpidas por las corrientes de agua.
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Ilustración 5 Corrientes efímeras.
Fuente: Tarbuck y Lutgens, ciencias de la tierra.
Transporte de sedimentos por el viento.
Se puede comparar con el transporte que hace el agua ya que la velocidad del viento aumenta con la altura por encima de la superficie, además el viento también transporta partículas finas en suspensión, mientras que las más pesadas son transportadas como carga de fondo.
Las diferencias entre transporte en agua y viento son las siguientes: -Cómo el viento es muy poco denso, esto hace que sea incapaz de transportar materiales grueso. GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
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-Dado que el viento no está confinado en cauces, puede extender el sedimento a lo largo de grandes áreas, así como hacia arriba a la atmósfera.
Ilustración 6 Formas de transporte de sedimentos
Fuente: http://www.biologiasur.org
11. cargas en viento. 11.1 La carga de fondo: transportada por el viento consiste en granos de arena. Las observaciones realizadas en el campo y en experimentos en los que se utilizan túneles de viento, indican que la arena movida por el viento se mueve saltando y rebotando a lo largo de la superficie: proceso denominado saltación. El término deriva de la palabra que significa «saltar» en latín. 11.2 Carga en suspensión A diferencia de la arena, las partículas más finas de polvo pueden ser elevadas hacia la atmósfera por el viento. Dado que el polvo suele estar compuesto de partículas bastante planas que tienen áreas superficiales grandes en comparación con su peso, es relativamente fácil para el aire turbulento GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
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contrarrestar el empuje de la gravedad y mantener esas partículas finas transportadas por el aire durante horas o incluso días. Aunque el limo y la arcilla pueden ser transportados en suspensión, el limo constituye normalmente la mayor parte de la carga suspendida, porque el re ducido grado de meteorización química de los desiertos proporciona sólo pequeñas cantidades de arcilla.
Ilustración 7 Perfil de velocidad en un fluido. Fuente: http://laplace.us.es
Basándonos en que el viento es un fluido y que su perfil de velocidades es el anteriormente mostrado, se puede llegar a concluir que las partículas finas son fácilmente transportadas por el viento, pero no son fácilmente recogidas para empezar su transporte. La razón es que la velocidad del viento es prácticamente cero dentro de una capa muy fina situada cerca del suelo. Por tanto, el viento no puede elevar el sedimento por sí mismo. En cambio, debe ser arrojado o dispersado en el aire en movimiento por los granos de arena que rebotan u otros procesos.
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12. Erosión eólica Recordemos que incluso en los desiertos, la mayor parte de la erosión la realizan las corrientes de agua intermitentes, no el viento. La erosión eólica es más eficaz en las regiones áridas que en las áreas húmedas, porque en los lugares húmedos la humedad mantiene juntas las partículas, y la vegetación las sujeta al suelo. Para que el Ilustración 8 Erosión eólica, Valle de Luna Argentina viento sea una fuerza erosiva Fuente: eficaz, la sequedad y la escasez http://geografia643veronicamartinez.webnode.es/ de vegetación son requisitos previos importantes. Cuando existen dichas circunstancias, el viento puede levantar, transportar y depositar grandes cantidades de sedimento fino. 12.1 FORMACIÓN DE UNA DEPRESION POR DEFLACIÓN
Son hundidas en el suelo y son resultado de la erosión eólica, estos oscilan entre pequeños agujeros menores de 1 metro de profundidad y 3 metros de ancho a depresiones que se aproximan a 50 metros de profundidad y varios kilómetros de diámetro. El factor que controla las profundidades de estas cuencas (es decir, que actúa como nivel de base) es el nivel freático local. Cuando las depresiones de deflación descienden hasta el nivel freático, la tierra húmeda y la vegetación impiden la deflación posterior.
Ilustración 9 Formación de una depresión de deflación. A. Antes de la deflación. B. Después de la deflación se ha creado una depresión superficial.
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Fuente: Tarbuck y Lutgens, ciencias de la tierra.
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12.2 Ventifactos y yardangs En las regiones secas, así como a lo largo de las playas, la arena transportada por el viento corta y pule las superficies rocosas expuestas. A veces, la abrasión crea rocas de formas muy interesantes conocidas como ventifactos.
Ilustración 10 Ventifacto
Fuente: www.wikiwand.com
Además de los ventifactos, la erosión eólica es responsable de la creación de estructuras mucho mayores, denominadas yardangs (de la palabra turca yar, que significa «loma empinada»). Un yardang es una cresta aerodinámica esculpida por el viento con una orientación paralela a la del viento predominante. Suele tener el aspecto de un casco de barco al revés. Cada yardang suele medir menos de 10 metros de altura y Unos Ilustración 11 yardangs 100 metros de longitud, pero los hay mucho mayores que pueden medir hasta 90 metros de Fuente: http://blogs.agu.org/ altura y más de 100 kilómetros de longitud.
13. DEPÓSITOS EÓLICOS. Las acumulaciones de sedimento transportado por el viento son particularmente notables en las regiones secas de todo el mundo y a lo largo de muchas costas arenosas. Los depósitos eólicos son de dos tipos distintos: (1) montículos y colinas de arena formados a partir de la carga de fondo del viento, que denominamos dunas, y (2) extensas alfombras de limo, denominados loess, que una vez fueron transportadas en suspensión. Depósitos de arena Como ocurre con las corrientes de agua, el viento deja caer su carga de sedimento cuando la velocidad desciende y la energía disponible para el transporte disminuye. Por tanto, la arena GEOLOGÍA PARA INGENIEROS
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empieza a acumularse en cualquier lugar en el que una obstrucción situada en el camino del viento ralentice su movimiento. A diferencia de muchos depósitos de limo, que forman capas a modo de alfombra a lo largo de grandes áreas, los vientos depositan normalmente la arena en montículos o crestas denominados dunas.
Muchas dunas tienen un perfil asimétrico, con la pendiente de sotavento (protegida) más empinada y la pendiente de barlovento con un a inclinación más suave. La arena asciende por la pendiente más sua ve, en la ladera de barlovento, por saltación. Justo detrás de la cresta de la duna, donde la velocidad del viento es menor, se acumula la arena. Conforme se acumula más arena, la pendiente se inclina y algo acaba por deslizarse bajo el empuje de la gravedad. De esta manera, la pendiente de sotavento de la duna, denominada cara de deslizamiento, mantiene un ángulo de unos 34 grados, el ángulo de reposo para la arena seca suelta (recordemos del Capítulo 15 que el ángulo de reposo es el ángulo más empinado al cual el material suelto permanece estable).
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Ilustración 12 Partes de una
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Fuente: Tarbuck y Lutgens, ciencias de la tierra.
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¿Están cubiertos los desiertos fundamentalmente por dunas de arena? Un concepto erróneo habitual sobre los desiertos es que están formados por kilómetros y kilómetros de dunas de arena acumulada. Es cierto que hay acumulaciones de arena en algunas zonas y pueden ser estructuras impresionantes. Pero, aunque quizá sorprenda, las acumulaciones de arena en todo el mundo representan sólo un pequeño porcentaje del total de zonas desérticas.
14. Tipos de dunas. Las dunas no son simples montículos aleatorios de sedimento transportado por el viento. Más bien, son acumulaciones que suelen adoptar modelos sorprendentemente constantes. Varios factores influyen en la forma y el tamaño que las dunas acaban por adoptar. Esos factores son la dirección y la velocidad del viento, la disponibilidad de arena y la cantidad de vegetación presente. A continuación se muestran seis tipos básicos de dunas, y las flechas indican las direcciones del viento .
-Barjanes: Esas dunas se forman cuando los suministros de arena son limitados y la superficie es relativamente plana, dura y carente de vegetación. Migran lentamente con el viento a una velocidad de hasta 15 metros por año. Su tamaño suele ser modesto, alcanzando, las más grandes, alturas de unos 30 metros, mientras que la expansión máxima entre las puntas se aproxima a 300 metros. Ilustración 13 Dunas Barjanes
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-Transversas: En regiones donde los vientos predominantes son uniformes, hay abundancia de arena y la vegetación es dispersa o no existe, las dunas forman una serie de largas crestas separadas por depresiones y orientadas según ángulos rectos con respecto al viento predominante. Debido a esta orientación, se denominan dunas transversas. Normalmente, muchas de las dunas costeras son de este tipo.
Ilustración 14 Dunas transversas
-Barjanoides: Hay una forma de duna relativamente común, que es intermedia entre los barjanes aislados y las extensas ondulaciones de las dunas transversas. Esas dunas, denominadas dunas barjanoides, forman hileras festoneadas de arena orientadas según ángulos rectos con respecto al viento. Las hileras recuerdan una serie de barjanes que hayan sido colocados unos al lado de otros.
Ilustración 15 Dunas barjanoides
-Dunas longitudinales : Las dunas longitudinales son largas crestas de arena que se forman más o menos en paralelo al viento predominante y donde el suministro de arena es limitado. Aparentemente la dirección del viento predominante debe variar algo, pero sigue permaneciendo en el mismo cuadrante de la brújula.
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Ilustración 16 Dunas longitudinales
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-Dunas parabólicas: A diferencia de las otras dunas que se han descrito hasta ahora, las dunas parabólicas se forman donde la vegetación cubre parcialmente la tierra. La forma de estas dunas recuerda la forma de los barjanes, excepto en que sus extremos apuntan en dirección contraria al viento en vez de en su misma dirección. Las dunas parabólicas se forman a menudo a lo largo de las costas donde hay fuertes vientos que soplan hacia el interior y abundante arena.
Ilustración 17 Dunas parabólicas
-Dunas en estrella: son colinas aisladas de arena que exhiben una forma compleja. Su nombre deriva del hecho de que la base de estas dunas se parece a estrellas de puntas múltiples. Normalmente lomas, de 3 o 4 crestas divergen de un punto alto central, que en algunos casos puede aproximarse a los 90 metros de altura. Como sugiere su forma, las dunas en estrella se desarrollan cuando las direcciones del viento son variables.
Ilustración 18 Dunas estrella Fuente: Tarbuck y Lutgens, ciencias de la tierra.
15. Depósitos de loess (limo) En algunas partes del mundo la topografía superficial está cubierta por depósitos de limo transportado por el viento, denominado loess. Durante períodos de quizás miles de años, las tormentas de polvo depositaron este material. Cuando el loess es atravesado por corrientes de agua o cortado para hacer carreteras, tiende a mantener una estructura vertical y carece de estratos visibles. La distribución del loess en el mundo indica que hay dos fuentes principales de este sedimento: los depósitos desérticos y las llanuras de aluvión glaciares.
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16. CONCLUSIONES -Se consiguió afianzar terminología relacionada con desiertos y vientos, enfocadas a la geología -Se aprendió que no todos los terrenos secos pueden ser llamados desiertos y su clasificación. -Se conoció la distribución de regiones secas en el mundo y su razón de ser. -Aprendimos sobre la meteorización eólica y su diferencia con la del agua. -Se logró aprender cuales son los tipos de depósitos eólicos y sus diferencias según su génesis
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17. BIBLIOGRAFÍA
EDWARD J. TARBUCK Y FREDERICK K. LUTGENS. (2005), CIENCIAS DE LA TIERRA, MADRID, PEARSON EDUCACIÓN S. A.
18. WEBGRAFÍA
BIOLOGÍA SUR (2004) PROCESOS GEOLÓGICOS EXTERNOS. VÉASE EN: HTTP://WWW.BIOLOGIASUR.ORG/CIENCIAS/INDEX.PHP/GEOSFERA/PROC ESOS-GEOLOGICOS-EXTERNOS-Y-SUS-RIESGOS
VERÓNICA MARTÍNEZ (2012) AGENTES DE FORMACION DEL RELIEVE. VEASE EN: HTTP://GEOGRAFIA643VERONICAMARTINEZ.WEBNODE.ES/ALBUM/AGENT ES-DE-FORMACION-DEL-RELIEVE/EROSION-EOLICA-VALLE-DE-LA-LUNA ARGENTINA-JPG/ UNIVERSIDAD DE SEVILLA (2010). DEPARTAMENTO DE FÍSICA, PERFIL PARABÓLICO DE VELOCIDADES. VÉASE EN: HTTP://LAPLACE.US.ES/WIKI/INDEX.PHP/PERFIL_PARAB%C3%B3LICO_DE _VELOCIDADES EVELYN MERVINE (2011). GEOLOGY WORD OF THE WEEK: Y IS FOR YARDANG. VEASE EN: HTTP://BLOGS.AGU.ORG/GEORNEYS/2011/05/19/GEOLOGY-WORD-OFTHE-WEEK-Y-IS-FOR-YARDANG/ W. GRIEM, 2015, AMBIENTES GEOLÓGICOS: DUNAS. MUSEO VIRTUAL, GEOLOGÍA VÉASE EN: HTTP://WWW.GEOVIRTUAL2.CL/MUSEOVIRTUAL/03333AGE.HTM
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19. Palabras claves:
Carga de fondo: partículas desplazadas a lo largo de la superficie del suelo por el viento. Desierto (desert): Uno de los dos tipos de clima seco; el más árido de los climas secos. Corriente de agua efímera (ephemeral stream): Cauce que suele estar seco porque sólo lleva agua en respuesta a episodios de lluvia. Casi todas las corrientes de agua del desierto son de este tipo. Estepa (steppe): Uno de los dos tipos de clima seco. Variante marginal y más húmeda del desierto que lo separa de los climas húmedos limítrofes. Estratos cruzados: Capaz de arenas formadas entre dunas. medida que la arena se deposita en la cara de deslizamiento, se forman estratos inclinados en la dirección en la que sopla el viento. Estas capas en pendiente se denominan estratos cruzados Inselberg: Montaña aislada relicta característica de la etapa tardía de erosión en una región montañosa árida. Pavimento desértico (desert pavement): Capa de grava y granos gruesos creada cuando el viento ha eliminado el material más fino. Saltación (saltation) Transporte de sedimento a través de una serie de saltos o brincos. Loess: Depósitos de limo transportado por el viento, que carecen de capas visibles, generalmente de color amarillento y capaces de originar resaltes muy verticales.
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