EL ESTUARIO DEL RÍO QUEULE: UN AMBIENTE SEDIMENTARIO EN EL SUR DE CHILE

Trabajo recibido el 3 de junio de 1985 y aceptado para su publicación el 27 de agosto de 1985.

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

Los estuarios son cuerpos de agua costeros que poseen una conexión libre con el mar abierto y en los cuales la mezcla de agua dulce proveniente del drenaje continental con el agua del mar es un proceso importante (Pritchard, 1967). Corresponden generalmente a aquella parte del curso inferior de un río en la cual el lecho yace debajo del nivel medio del mar, estando afecto a las mareas. Los estuarios son rasgos efímeros del paisaje actual, puesto que pequeños cambios en el nivel del mar pueden originar drásticas alteraciones; se formaron cuando áreas costeras y valles fluviales fueron inundados durante la transgresión Flándrica (Russel, 1967), y actualmente constituyen lugares donde ocurre preferentemente una depositación de sedimentos (Ottman, 1967; Rusnak, 1967).

Numerosos factores físicos, químicos y biológicos afectan los procesos y modelos sedimentarios estuarinos. Estos comprenden las corrientes de marea alternantes, la circulación estuarina estratificada en dos niveles (no relacionada con las mareas), la morfología del estuario, floculación y bioaglomeración de partículas finas en la columna de agua, la mezcla de sedimentos por organismos (bioturbación), los múltiples orígenes de los sedimentos y las actividades humanas (Olsen et al., 1978).

En Chile, los estuarios constituyen geoformas abundantes desde los 28° de latitud al S. Estos estuarios se localizan tanto en desembocaduras de ríos con hoyas que se extienden hasta el sistema andino o preandino como de aquellos con hoyas restringidas a la Cordillera de la Costa, estando sometidos por lo tanto a regímenes hídricos mixtos o exclusivamente pluviales. El estuario del río Queule (lat. 39°23'S; long. 73º12'W) es un buen representante de estos últimos, y constituye el objeto de estudio en el presente trabajo.

El propósito de la investigación es describir las principales características sedimentarias de este ambiente costero y relacionarlas a los procesos estuarios más importantes. Se espera con esto proporcionar información general sobre los sedimentos del estuario y los procesos que en él acontecen, con el fin de que sirvan como base para desarrollar a futuro un modelo de sedimentación local que refleje las interacciones entre los distintos agentes, las condiciones de depósito y la evolución temporal del conjunto. El establecimiento y desarrollo de los modelos sedimentarios tiene un carácter predictivo aplicable a estuarios del Sur de Chile de dinámica semejante y sirve, además, para la comparación con sedimentos antiguos y su interpretación. El conocimiento de los procesos permite obtener derivaciones prácticas en varios campos de aplicación.

1 El área estudiada corresponde a los últimos 3.5 km del curso inferior del río Queule (Fig. l). Se muestrearon los fondos del estuario en el verano de 1981, colectándose un total de 55 muestras en el área de estudio. Aproximadamente una tercera parte de las muestras se obtuvo en zonas intermareales, mediante una espátula. Las muestras submareales se colectaron desde una embarcación mediante una draga tipo Emery de 0.025 m² de cobertura. Los puntos de muestreo se planificaron en transectos aproximadamente perpendiculares al eje del río y espaciados arbitrariamente. Se determinó la posición exacta de cada estación de muestreo por un control terrestre llevado a cabo mediante una triangulación, según el procedimiento propuesto por Hooper (1979). El trabajo de terreno incluyó un reconocimiento de la morfología del sector.

Fig. 1 . Mapa de ubicación del área de estudio.

En el laboratorio las muestras fueron tamizadas en húmedo sobre mallas de 2 mm (-1.0 ø) y 0.0625 mm (4.0 ø) de abertura para separar la grava y la arena del fango, respectivamente (Folk, 1974). La fracción total mayor a 63 µ se secó a 105°C por 24 horas; su contenido de materia orgánica carbonosa total se obtuvo por incineración a 500'C durante 4 horas de acuerdo a lo propuesto por Byers et al. (1978). FI contenido de fango de las muestras se determinó por el método de la pipeta (Folk, 1.974), utilizándose también las submuestras para determinar su contenido en materia orgánica carbonosa por incineración.

El mapa base para los trabajos de gabinete se obtuvo por ampliación a escala 1 : 8000 de un esquema elaborado a partir de fotografías aéreas a escala 1 : 30000 del Servicio Aerofotogramétrico de Chile (S.A.F.) correspondientes a 1979. Se utilizaron también mapas a escala 1 : 50000 del Instituto Geográfico Militar de Chile (I.G.M.) (1970) y, para la fotointerpretación, fotografías aéreas de los siguientes vuelos:

Vuelo Trimetrogon, 1:40000 I.G.M. 1943

Vuelo OEA/Chile, 1:50000 I.G.M. 1961

Vuelo CH 30-22,1:30000 S.A.F. 1979

La hoya hidrográfica del río Queule posee un área total de 674 km² circunscrita a la Cordillera de la Costa. En el estuario, el río está afectado por mares semidiurnas con una amplitud inferior -a 2 m, correspondiendo por lo tanto a un estuario micromareal. La desembocadura está limitada por una barra arenosa que lo separa de la bahía Queule, cuya profundidad máxima alcanza a unos 30 m. El ancho del estuario es muy variable, con un máximo de 500 m en la parte interna y un mínimo de 80 m en la desembocadura (Figs. 1 y 2). En general predominan profundidades inferiores a 3 m, con las máximas en el sector de la desembocadura y estuario inferior, donde existen algunas pozas de forma alargada que alcanzan hasta 8m en marea alta durante el invierno. No se han efectuado estudios hidrológicos en el estuario; observaciones puntuales realizadas en varios períodos del año sugieren que la velocidad de la corriente en superficie es del orden de 0.5 m/ seg durante el reflujo en el estuario medio y superior. En la desembocadura ocasionalmente puede alcanzar hasta 1. 5 m/ seg durante la marea baja. En general presenta grandes fluctuaciones dependiendo de la configuración del cauce, aminorándose notoriamente en los sectores de mayor amplitud.

Las características geologico-geomorfólógicas generales del sector de desembocadura se presentan en la figura 2. Las rocas que afloran en la ribera S del estuario inferior y medio corresponden a esquistos cuarzo - micáceos pertenecientes al basamento metamórfico de la Cordillera de la Costa, a los que se les ha asignado una edad Precámbrica superior (Zeil, 1964; Illies, 1970). Estos afloramientos determinan una topografía escarpada y con alturas superiores a 150 m s.n.m. En el sector medio y superior del estuario se extienden en esta ribera terrenos bajos en forma de vegas (1-3 m s.n.m.), delante de las cuales se ha desarrollado una pequeña marisma asociada a bancos de arena de forma alargada (Fig. 2). En la .ribera N aflora una terraza marina que alcanza alturas de hasta 40 m s.n.m., pero que está bastante erosionada y parcialmente cubierta por dunas. Corresponde a una arenisca rica en componentes volcánicos conocida localmente como "cancagua". Estas terrazas marinas se habrían originado durante el interglacial Riss - Würm (Illies, 1979).

Las playas en el estuario son en general de poca amplitud, y con una pendiente variable dependiendo del sector en que se ubiquen y de los materiales que las constituyan. En la ribera S del estuario inferior las playas son de poca amplitud y poseen una pendiente que alcanza a 10º, producto del alto contenido en grava de sus materiales. En el estuario medio las pendientes son menores y la amplitud aumenta, lo que va asociado a una composición más rica en arena y fango en dirección río arriba. En la marisma, el sedimento de las playas es muy blando y con un nivel de reducción próximo a la superficie. En la ribera N, las playas son arenosas; están limitadas atrás por dunas o por la terraza de arenisca que forma barrancos que pueden alcanzar más de 2 m de altura. La pendiente y la amplitud parecen variar en función de la forma cóncavo - convexa que adquiere la línea de ribera, siendo más amplias y con menor pendiente en las cóncavas.

Fig. 2. Características geológico - geomorfológicas generales del sector de desembocadura del estuario del río Queule. Modificado de Pino y Mulsow (1983).

La configuración morfológica actual del estuario responde en gran medida a procesos geológicos recientes. Los procesos involucrados corresponden a sismos y maremotos. De los numerosos ocurridos en los últimos siglos (Saint Amand, 1961), el sismo y el maremoto de 1960 son especialmente responsables de grandes transformaciones en la morfología del estuario y río Queule. Una subsidencia tectónica de alrededor de 1.5 m (Saint Amand, 1961; Zeil, 1964; Fuenzalida et al., 1965) provocó la inundación de vegas que antes del sismo tenían una altura de 1.2 a 1.5 m s.n.m. Como consecuencia el río aumentó su anchura en numerosos sectores. Notable fue la desaparición de varias islas y bancos de arena en el sector del estuario, como lo evidencia un análisis de fotografías aéreas y mapas de fechas anteriores. La figura 3 ilustra los cambios ocurridos en la zona a través de la comparación de la configuración del estuario en los años 1943 y 1961, delineada a partir de fotografías aéreas de las fechas respectivas.

La tendencia reciente y actual de la costa es de sumersión (Weischet, 1960; Pomar, 1962). Ello ha colaborado para la constitución de los ambientes estuarinos, y el hundimiento del año 1960 no ha hecho más que acentuar estos rasgos (Araya, 1972).

Los sedimentos del estuario están diferenciados en diez facies texturales de acuerdo a la clasificación de Folk (1974). Esta utiliza el porcentaje de grava y el porcentaje de arena en la fracción arena + fango para definir los grupos texturales. La distribución espacial de las facies texturales se presenta en la figura 4. En el estuario inferior predominan las facies arena (A) y arena levemente rudítica (A(g)); esta última se presenta en la forma de una lengua que penetra por la desembocadura hacia el estuario inferior. En una franja subparalela a la ribera S y en contacto con sedimentos de texturas más gruesas presentes en ésta, se prolonga hacia el inicio del estuario medio donde el cauce adquiere abruptarnente mayor amplitud. En la ribera S, los sedimentos de texturas más gruesas están constituídos por gravas arenosas (Ga), arenas rudíticas (Ag), arenas fangoso rudíticas (Afg) y gravas areno-fangosas (Gaf) dispuestas en franjas angostas y paralelas a la orilla como sedimentos intermareales y submareales. Todo el margen N del estuario medio y superior está constituído por arenas levemente rudíticas dispuestas en una franja paralela a la orilla. La facies arena fangosa levemente rudítica (Af(g)) predomina ampliamente en el sector central y superior del estuario. Estos sedimentos encierran pequeñas áreas de arenas fangosas (Af), una de las cuales, en forma de una lengua, se proyecta fuera de esta zona hacia el estuario inferior constituído por arenas (Fig. 4). Los sedimentos de textura más fina están representados por fangos arenosos (Fa) y fangos arenosos levemente rudíticos (Fa(g)); éstos se localizan en el estuario medio en una franja angosta y corta que, desde la orilla S, se extiende hacia el centro donde engranan con las arenas fangosas. En el cabezal del estuario, el islote aparece rodeado por arenas levemente rudíticas, en tanto que las arenas fangosas levemente rudíticas pasan en una franja angosta entre el islote y la ribera E en dirección río arriba.

Fig. 3. Configuración morfológica del estuario del río Queule en 1941 y 1961.

En la extensa zona del estuario medio y superior los fondos se caracterizan por niveles de reducción muy próximos a la superficie, originando sedimentos de un color negro característico y con valores de potencial de óxido-reducción (Eh) negativos.

Es la ribera S, las gravas que constituyen parte importante de los sedimentos intermareales del estuario medio e inferior, provienen de los escombros acumulados al pie de las laderas de fuertes pendientes que caracterizan dicha ribera. Estas gravas consisten de fragmentos angulosos y subangulosos de esquistos cuarzo - micáceos. En los sedimentos intermareales de la ribera N que poseen una pequeña cantidad de grava, ésta consiste exclusivamente de trozos de arenisca ("cancagua). En los sedimentos submareales del estuario inferior, las gravas presentes están formadas sólo por fragmentos de esquistos, mientras que en el estuario medio y superior se encuentran además trozos de arenisca y/ o fragmentos pequeños bastante redondeados de rocas volcánicas que provienen de la arenisca.

Los sedimentos mejor seleccionados corresponden a las facies arena y arena levemente rudística, en tanto que las facies de granulometría más fina (arenas fangosas, fangos arenosos) y más gruesa (arenas rudíticas y gravas arenosas) son muy mal seleccionadas.

El contenido de materia orgánica carbonosa total de los sedimentos varía entre 0 % y 12.49 % del peso seco total. El mapa de distribución espacial de esta variable (Fig. 5) muestra que el sector de la desembocadura, gran parte del estuario inferior y una franja que se extiende por todo el margen N del estuario hasta el cabezal, poseen los valores más bajos del estuario (menores a 1%). Sedimentos con mayor contenido se localizan en el estuario medio y superior en una ancha franja que ocupa los fondos de ese sector. Valores entre 1 % y 5% se encuentran desde el estuario inferior hasta el cabezal. Cerca de la desembocadura ocupan una pequeña área de situación protegida en la ribera S. Contenidos entre 5 % y 10% existen en sedimentos que se distribuyen casi en forma continua a lo largo de la ribera S desde el inicio del estuario medio hasta el islote, con gran amplitud en algunos sectores. Los valores más altos (mayores de 10%) se localizan en dos zonas adosadas a la ribera S en el inicio del estuario medio. La distribución de la materia orgánica en los sedimentos superficiales (Fig. 5) es asimétrica, con contenidos ascendentes hacia la ribera S, y coincidente con la distribución de las facies textuales en el estuario (Fig. 4). Las concentraciones del material orgánico son máximas en los sedimentos de textura fina del estuario medio y superior, y mínimas en los ambientes de arenas puras del estuario inferior y todo el margen N. Al correlacionar el contenido de fango inorgánico con el contenido de materia orgánica carbonosa total de todas las muestras del estuario, se obtuvo un coeficiente de correlación lineal de r = 0.9200, que es significativo al nivel del 1 %. La composición de la materia orgánica de los sedimentos del estuario no ha sido estudiada en detalle. Para los sedimentos de alto contenido orgánico, en la fracción mayor a 63 µ parece predominar el origen alóctono de ésta. Se encuentran en forma muy abundante detritos vegetales constituídos por raicillas y fragmentos de hojas y vástagos de especies palustres. Estos provienen de las extensas zonas anegadas del río Queule Los sedimentos con el mayor contenido orgánico, situados en las proximidades de la ribera S en el inicio del estuario medio, contienen cantidades muy elevadas de restos de origen animal (peces y moluscos). En todos los casos, la materia orgánica se halla en diversos estados de degradación, formando parte del fango de color negro en un medio reductor.

Fig. 4. Distribución de facies texturales en el estuario del río Queule.

Fig. 5. Distribución de la materia orgánica carbonosa total en los sedimentos del estuario del río Queule.

A excepción de los sedimentos intermareales de granulometría muy gruesa de la ribera S, en general la distribución de las facies texturales refleja las condiciones de energía cinética presentes en cada subambiente. Así, facies de arenas limpias (arenas y arenas levemente rudísticas) dominan en la desembocadura y estuario inferior, sector en el que la energía de las corrientes de marea y la influencia de las olas son altas.

La dominancia de estas arenas bien seleccionadas en el estuario inferior parece indicar una penetración de arenas litorales a través de la desembocadura. Este proceso se realizaría mediante la corriente de fondo que remonta el estuario especialmente durante la marea alta. La cuña de agua salada transportaría arenas por saltación y tracción en dirección aguas arriba hasta el inicio del estuario medio. Allí, debido a que el cauce adquiere abruptamente mayor amplitud, se produciría un efecto de desaceleración o disminución más o menos repentina de la velocidad de la corriente que remonta el estuario. Esto provocaría la depositación de sedimentos, especialmente de aquellos transportados río arriba cerca del fondo. La lengua de arenas y arenas levemente rudísticas que penetra hacia el estuario medio representaría la máxima extensión de estos sedimentos de tipo litoral. Su sobreposición a sedimentos fangosos típicos del estuario medio ha sido comprobada al obtener testigos de perforación mediante buceo en esta zona. La buena selección de estos sedimentos en el estuario inferior y desembocadura sugiere que las corrientes de marea parecen representar allí un eficiente mecanismo de selección.

Las facies de granulometría más fina (arenas fangosas y fangos arenosos) se encuentran en la parte media y superior del estuario, donde la velocidad de la corriente en pleamar y bajamar se aminora por la mayor amplitud del cauce, constituyendo un subambiente más protegido. Gran parte de la fracción arena de estos sedimentos está constituída por muscovita, la cual por su hábito planar puede depositarse junto a limos, arcillas y materia orgánica fina en este subambiente de aguas tranquilas. La presencia de estas arenas micáceas se explica por lo tanto por un transporte selectivo de las mismas. La forma planar de los gránulos metamórficos que constituyen parte de la fracción gravilla fina que en pequeña cantidad presentan algunos de estos sedimentos finos, ayuda a explicar su presencia en este ambiente. La muy pobre selección de estos sedimentos se debe en parte al transporte selectivo anteriormente descrito, pero también debe atribuírse a otros importantes factores. La formación de flóculos de arcilla favorece la depositación de material en suspensión, y es causada en los estuarios por la acción de las aguas salobres sobre el material acarreado desde la zona fluvial (Emery y Stevenson, 1957; Postma, 1967; Dyer, 1979). Este fenómeno ha sido constatado reiteradamente en los sectores medio y superior del estuario del río Queule. El proceso de atrapamiento de sedimentos es frecuente en estuarios micromareales (Allen et al., 1980), pero antes de sedimentarse definitivamente los materiales pueden sufrir varios ciclos de erosión - depositación.

En algunos sectores del estuario medio y superior la localización de facies de granulometría fina y con altos contenidos orgánicos es consecuencia directa' o indirecta del hundimiento y anegación de antiguas vegas durante el sismo y maremoto de 1960. Así, por ejemplo, el sector de la marisma y los bancos de arena asociados (Fig. 2) ocupan el lugar de antiguos terrenos bajos. Tanto por el contenido rico en materiales de granulometría fina y de tipo orgánico de los antiguos suelos, como por constituir ahora extensas zonas de muy baja profundidad que favorecen una contínua depositación de materiales en suspensión durante la pleamar, se caracterizan por facies de arena fangosa (Fig. 4). En otros sectores, sin embargo, esta relación no es directa, debido probablemente a la gran remoción de materiales por efectos del maremoto asociado al sismo (Weischet, 1960).

La mala selección de las facies intermareales de la ribera S se explica por una compleja mezcla de grava, arena y fango como consecuencia del depósito de escombros de falta en esa ribera y la activa erosión de las vertientes, a lo que se une la existencia de débiles corrientes, incapaces de seleccionar en forma efectiva.

Con respecto a la materia orgánica carbonosa total, los datos obtenidos indican que su distribución se correlaciona estrechamente con la distribución de material fino. La relación de altos porcentajes de materia orgánica en sedimentos con alto contenido de fango en el estuario del río Queule, es coherente con idénticos resultados reportados para otros estuarios por Emery y Stevenson (1957), KuIm y Byrne (1966), Ottman (1967), Reinson (1975) y Rashid y Reinson (1979). La distribución de la materia orgánica está en parte relacionada con el régimen de energía de transporte. La floculación y resuspensión se producen aparentemente debido a la intrusión de la cuña de agua salada, y la depositación gravitacional ocurre durante las estoas. En el control de la distribución, estos mecanismos se suman a la influencia que ejercen los terrenos anegados, factor ya discutido. Sin embargo, se sugiere que en los procesos que actualmente están activos, la depositación gravitacional es el principal mecanismo que controla la distribución de la materia orgánica en los sedimentos de fondo, debido a la fuerte correlación entre la distribución de orgánicos y la de sedimentos finos. La distribución y dispersión subsecuente de los detritos orgánicos se logra mediante los procesos normales de sedimentación estuarina que son regidos por el modelo de circulación hidrodinámico. Al comparar los contenidos de materia orgánica de cada facies textural con los valores publicados por otros autores (Emery y Stevenson, 1957; Kulm y Byrne, 1966; Ottmann, 1967; Reinson, 1975; Rashid y Reinson, 1979), aparentemente existía en el estuario Queule una cantidad mayor que la que se espera encontrar naturalmente en estuarios similares. Estos mayores contenidos de materia orgánica se deberían a una contaminación de los sedimentos con desechos de peces y moluscos vertidos en el sector como consecuencia de la actividad pesquera artesanal desarrollada en la zona. Los mayores porcentajes se localizan precisamente cerca de la orilla S del estuario medio, donde se ubican los muelles de la caleta, lugares desde los cuales se efectúa este vertido. Por otra parte, en varios sectores del estuario existen áreas de cultivo artificial de mitílidos, utilizando estructuras para mantenerlos en suspensión o depositándolos directamente sobre el fondo. A pesar que las concesiones otorgadas son bastante recientes, no puede descartarse la biodepositación de material orgánico (fecas) como un mecanismo que ayude a enriquecer los sedimentos con este componente.

La ausencia de fango y materia orgánica en los sedimentos del estuario inferior puede interpretarse como una incapacidad de estos materiales de escapar de la zona del estuario medio, o bien explicarse por un transporte de ellos durante el reflujo a través de esta zona y una subsecuente depositación fuera del estuario. De acuerdo a resultados obtenidos en estudios del material en suspensión realizados paralelamente a esta investigación en el estuario (Rojas, 1984), el segundo mecanismo parece ocurrir sólo en una pequeña escala y no responde satisfactoriamente ni en forma total al problema. En consecuencia, aparentemente el estuario medio constituye una "trampa" para los sedimentos transportados a través de él, especialmente para aquellos acarreados en suspensión desde la zona fluvial y los producidos internamente en este sector.

De los antecedentes expuestos y los resultados obtenidos, se puede sintetizar que el estuario del río Queule se carateriza por una gran variedad de facies sedimentarias que son consecuencia de una diversidad de subambientes.

La zona de desembocadura y estuario inferior constituyen un sector de alta energía cinética, fundamentalmente corrientes de marea. El proceso dominante parece ser el transporte de sedimentos arenosos, caracterizados por una muy buena selección y un contenido orgánico muy bajo o nulo.

El estuario medio y superior constituyen un área caracterizada por niveles de energía bajos y relativamente estables, como consecuencia de las bajas velocidades que adquiere la corriente en pleamar y bajamar. El proceso sedimentario más importante es una despositación de sedimentos finos que promueve selecciones pobres.

La distribución de la materia orgánica total es asimétrica, con valores ascendentes hacia la ribera S, siendo coincidente con la disposición de las facies texturales, con contenidos máximos en los sedimentos de granulometría fina. Contenidos orgánicos mayores que los naturalmente encontrados en estuarios similares reflejan una contaminación de los sedimentos por las actividades humanas desarrolladas en el sector. La influencia antrópica se manifiesta asimismo por un inadecuado manejo de los interfluvios y riberas del río, con niveles de erosión en constante aumento.

El autor expresa su reconocimiento y gratitud a los profesores Mario Pino Q. (Instituto de Geociencias, Universidad Austral de Chile)y Juan Varela B. (Departamento de Geología y Geofísica, Universidad de Chile) por la ayuda brindada en la investigación.

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