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Introducción
La interacción de los agentes modeladores como el clima, relieve y tectónica puede explicar el comportamiento del paisaje (García-Delgado et al., 2021). Los orógenos activos pueden proporcionar una retroalimentación dinámica entre el clima y la tectónica mediante la erosión y el levantamiento de rocas (Reiners y Brandon, 2006). Una región clave de la interacción entre procesos tectónicos y erosivos corresponde a los Andes, un cinturón montañoso tectónicamente activo, cuyo estudio de la interacción entre las variables mencionadas permite comprender su evolución topográfica (Bookhagen y Strecker, 2008).
En la Cordillera Oriental de Colombia estudios recientes como Hernández-Chaparro et al. (2021) y Meléndez-Granados et al. (2021) buscan discriminar la interacción entre los agentes controladores del relieve actual a corto y largo plazo. Un sector poco analizado es el Anticlinal de Arcabuco (Figura 1), conformado principalmente por formaciones sedimentarias de edad jurásica entre las cuales destacan: Palermo, Montebel y Rusia (Kammer y Sánchez, 2006). Esta estructura presenta mayor amplitud hacia el norte y en el sur se hace más estrecha; el flanco occidental tiene inclinaciones desde 22 hasta 45°NW, mientras que el oriental posee inclinación de hasta 52°SE (Patarroyo y Moreno-Murillo, 1997). Mediciones en la terminación periclinal del Anticlinal de Arcabuco atestiguan una deformación compresiva moderada, pero bastante homogénea, que afecta el basamento (Kammer, 1997).
Figura 1 A. Localización de cuencas hidrográficas analizadas. B. Modelo de elevación digital ALOS a 30 m de resolución con fallas geológicas (Gómez et al., 2015). C. Mapa geológico de la zona de estudio, modificado de Gómez et al. (2015), y distribución de edades termocronológicas existentes a lo largo de la zona de estudio (Parra et al., 2009; Mora et al., 2010; Ramírez-Arias et al., 2012; Saylor et al., 2012; Silva et al., 2013; Guerrero-Moreno, 2018).
Este pliegue se encuentra en el bloque yacente de la falla de Boyacá (Kammer y Sánchez, 2006) y próximo a la falla de Soapaga (Figura 1). Estos lineamentos hacen parte de la terminación sur de la falla de Bucaramanga (Velandia y Bermúdez, 2018). Adicionalmente, estas fallas experimentaron inversión tectónica durante el inicio de la orogenia andina (Tesón et al., 2013). La falla de Boyacá exhibe actividad tectónica significativa desde el Cretácico superior hasta el Mioceno medio (Meléndez-Granados et al., 2021).
La actividad reciente de fallas y el acoplamiento con procesos superficiales favorecen la transformación del relieve actual. Por esta razón, el objetivo es estimar parámetros a corto y largo plazo para las cuencas hidrográficas (Figura 1A) que permitan dilucidar las posibles relaciones entre los posibles agentes controladores del paisaje, como podrían ser el clima, el relieve y la tectónica.
Descripción de área de estudio
Está ubicada en la parte media de la Cordillera Oriental de los Andes colombianos, departamentos de Boyacá y Santander. La zona tiene un área de 4943,02 km2 y exhibe estructuras como el Anticlinal de Arcabuco y las fallas de Boyacá y Soapaga (Figura 1).
Contexto geológico
La cuenca Cordillera Oriental se define al este por la cuenca Llanos y al oeste por la cuenca del valle del Magdalena (Sarmiento-Rojas et al., 2006). Está superpuesta al basamento cristalino, compuesto por rocas metamórficas del Precámbrico al Paleozoico inferior y rocas intrusivas del Jurásico que afloran en zonas como los macizos de Quetame, Santander y Floresta (García-Delgado et al., 2021). Además, afloran rocas sedimentarias de origen marino del Cretácico, la secuencia sedimentaria del Cenozoico y depósitos cuaternarios abundantes en la zona, principalmente sobre las unidades Cretácico y Cenozoico, y a lo largo del sector entre las fallas de Boyacá y Soapaga (Velandia y Bermúdez, 2018).
En el área de estudio afloran rocas con edades desde el Triásico hasta el Cuaternario, donde predominan las formaciones sedimentarias depositadas en el Cretácico, y hacia el centro formaciones jurásicas y triásicas expuestas en el núcleo del anticlinal de Arcabuco (Figura 1C).
Métodos y bases de datos
Para comprender la evolución del paisaje en el área de estudio se calcularon diferentes variables geomorfológicas (Tabla 1), que fueron extraídas a partir de los modelos de elevación digital (DEM por su sigla en inglés) para cada una de las cuencas de estudio, con una resolución de 30 m por píxel, descargados del sensor ALOS (https://www.eorc.jaxa.jp/ALOS/en/ aw3d30/index.htm). Se emplearon los datos satelitales de precipitación promedio anual de la Tropical Rainfall Measuring Mission (TRMM, https://people.geog.ucsb.edu/~bodo/TRMM/) para un intervalo entre 1998 y 2009, con resolución de 4 km horizontales y 250 m verticales, para obtener las variables que involucran la red de drenaje, como el índice de empinamiento (ksn), índice del gradiente longitudinal del canal (SL Stream-length gradient index), humedad (WI), capacidad de transporte de sedimentos (STI) y erosión a corto plazo (TSP Total Stream Power, USP Unit Stream Power y SSP Shear Stream Power) (Tabla 1), con el fin de evidenciar el efecto de la lluvia en el modelamiento de las cuencas.
Tabla 1 Parámetros geomorfométricos calculados para la zona de estudio a partir del modelo de elevación digital y la base de datos de precipitación.
Tabla 2 Parámetros sísmicos calculados para la zona de estudio a partir de la base de datos sismológica.
Los datos sísmicos fueron utilizados con el propósito de calcular la energía sísmica liberada (SE), la deformación (SSR) y el levantamiento sísmico (U) (Tabla 2); dicha información se recopiló del catálogo del Servicio Geológico Colombiano (http://bdrsnc.sgc.gov.co/paginas1/catalogo/index.php). Finalmente, para el cálculo de los índices de erosión a largo plazo, mediante la aplicación del código numérico Age2Edot (Brandon et al., 1998; Ehlers et al., 2005), se compilaron los datos termocronológicos existentes (Parra et al., 2009; Mora et al., 2010; Ramírez-Arias et al., 2012; Saylor et al., 2012; Silva et al., 2013; Guerrero-Moreno, 2018). Para cada una de las métricas calculadas, y en especial los índices de erosión, no se tomaron en cuenta las incertidumbres asociadas a estos. Sin embargo, Bermúdez et al. (2013) muestran que cuando se incluyen las incertidumbres se mantienen las relaciones encontradas.
Precipitación
Para este agente modelador se evaluaron los datos de la Misión de Medidas de Lluvias Tropicales de la NASA (The Tropical Rainfall Measuring Mission o TRMM) y los datos libres del Instituto de Hidrología, Meteorología y Estudios Ambientales (IDEAM; disponibles en http://dhime.ideam.gov.co/atencionciudadano/) para cada una de las 17 estaciones meteorológicas (Tabla 3). Para determinar el periodo de análisis de estos datos se tuvo en cuenta el tiempo de funcionamiento de las estaciones y aquellas que se encuentran dentro y fuera de la zona de estudio para tener mejor cobertura de información.
Finalmente, se resuelve utilizar los datos TRMM (Bookhagen y Strecker, 2008), los cuales se encuentran calibrados para ciertas estaciones en tierra, con el propósito de realizar los diferentes mapas con el patrón de precipitación (Tabla 1), a razón de que el número de estaciones del IDEAM no es suficientemente denso para crear una cobertura e ilustrar las condiciones reales de precipitación de todo el sector.
Tabla 3 Valor promedio anual (mm) de precipitación del periodo 1988-2001 para algunas estaciones meteorológicas del IDEAM que se encuentran dentro y en los alrededores del área de estudio.
| Estación | Código | Norte | Este | Altitud | Precipitación anual |
|---|---|---|---|---|---|
| Sena | 24030940 | 636663 | 731684,4 | 2500 | 671,93 |
| Encino | 24020040 | 678869,9 | 710471,4 | 1814 | 3106,1 |
| Susa | 24030370 | 684530 | 739590,3 | 380 | 1261,2 |
| Landázuri | 23125130 | 687825,9 | 631774,8 | 935 | 3075,5 |
| Páez | 35080050 | 563641,7 | 715818,1 | 1350 | 2997,6 |
| Villapinzón Granja | 21201640 | 581995,1 | 656160,6 | 2745 | 705,71 |
| Ubaté Granja | 24011090 | 588978,5 | 633914,8 | 2555 | 656,5 |
| Ramiriquí | 35070010 | 597080,7 | 684706,6 | 2360 | 1013,7 |
| Jenesano | 35070220 | 598965,9 | 680967,1 | 2110 | 864,24 |
| Tres Esquinas | 24010690 | 632064,3 | 651338,7 | 2600 | 1311,8 |
| Simijaca | 24010150 | 609303,6 | 625869,9 | 2590 | 783,82 |
| Pesca | 24030120 | 610824,3 | 713051,3 | 2678 | 685,07 |
| Las Cintas | 35190010 | 620981,1 | 736198,5 | 3400 | 1135,2 |
| San Pedro Iguaque | 24010830 | 623637,8 | 671618,3 | 2985 | 823,03 |
| Los Azulejos | 24030820 | 626337,5 | 698235,8 | 2780 | 828,64 |
| Chámeza | 35190030 | 575643,2 | 732451,7 | 180 | 3617,1 |
| Duitama | 24030350 | 644797 | 716509,3 | 2540 | 843,48 |
Base de datos sismológica
Se recopilaron 559 datos de sismicidad para un periodo comprendido entre 1993 y 2017, donde no se tienen datos para el año 2000; por tanto, se cuenta con 23 años de información sismológica. Además, solo se consideraron los sismos con profundidad menor o igual a 15 km (Bermúdez et al., 2013), con el fin de analizar su aporte a la deformación vertical. En la cuenca Chicamocha, que se encuentra limitada al este por la Falla de Soapaga, se presentaron 5 sismos de mayor magnitud entre 3,3 a 4,3 de magnitud local (M1).
La Figura 2A muestra la distribución de los sismos, y en la Figura 2B, la gráfica de magnitud (Ml) vs. frecuencia con que se presentaron estos sismos en el intervalo de tiempo mencionado.
Base de datos termocronológicos
La termocronología estudia la evolución tectonotérmica de una región del planeta (Braun et al., 2006). Se basa en el cálculo de las edades de los últimos eventos tectonotermales que registran los minerales al pasar por una superficie de temperaturas llamada temperatura de cierre (Dodson, 1973). Entre los principales sistemas termocronológicos de baja temperatura se tiene: método de huellas de fisión (FT por su sigla en inglés) en circón y apatito, datación argón-argón 40Ar/39Ar) y datación uranio-torio-helio ((U-Th)/He) en circón y apatito (Reiners y Brandon, 2006).
Para este trabajo se compilaron 21 datos termocronológicos de diferentes autores (Figura 1C); 10 edades se obtuvieron mediante el método de trazas de fisión en apatito (AFT), 6 edades por el método (U-Th)/He en circón (ZHe) y 5 edades del método (U-Th)/He en apatito (AHe) (Tabla 4).
Estimación de tasas de erosión a largo plazo
A partir de la base de datos termocronológicos correspondientes a edades AFT, ZHe y AHe, es posible estimar las posibles tasas de exhumación o de erosión a largo plazo (km/Ma) a través del software Age2Edot, desarrollado por Brandon et al. (1998), donde se asume un estado de equilibrio topográfico (Willett y Brandon, 2002; Perne et al., 2017). Los parámetros de entrada para esta rutina son: 1) el tipo de mineral fechado (apatito o circón) y el método utilizado (trazas de fisión o (U-Th)/He). Estos minerales y métodos se tomaron considerando la base de datos termocronológica recopilada en la zona de estudio. 2) La difusividad termal igual a 25 km2/Ma. 3) El espesor cortical del modelo de 40 km; estos dos últimos parámetros se tomaron como valores típicos para este tipo de cadenas montañosas (Brandon et al., 1998), mientras que 4) la temperatura en la base del modelo, de 625 °C, fue retomada de Meléndez-Granados et al. (2021). De esta manera, se convirtió cada edad de los tres sistemas termocronológicos en tasas de erosión a largo plazo.
Figura 2 A. Ubicación de eventos sísmicos y localización de fallas y pliegues (Gómez et al., 2015). B. Relación magnitud-frecuencia de los sismos obtenidos de la base de datos sismológica del Servicio Geológico Colombiano. La zona fue dividida en 4 y 16 cuadrantes para la comparación de los parámetros a y b de la ley de Gutenberg-Richter (Gutenberg y Richter, 1954).
Tabla 4 Edades termocronológicas (Ma) existentes en la zona de estudio: Edades por trazas de fisión en apatito (AFT), (U- Th)/He en circón (ZHe) y en apatito (AHe). En la Figura 11 se ubica cada muestra con su respectivo código.
| Código | Latitud | Longitud | Elevación (m) | Formación o litología | Edad (Ma) | Error ± | Referencia |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| RG-01 | 5,84998 | -73,0709 | 2959 | Rusia | 10,6 | 2,1 | Mora et al. (2010) |
| RG-04 | 5,92501 | -73,08822 | 3619 | Montebel | 19,8 | 2,1 | |
| A45 | 5,9105 | -73,16198 | 2600 | Palermo | 10,5 | 1,7 | Parra et al. (2009) |
| A46 | 5,92502 | -73,08823 | 3574 | Montebel | 19,9 | 2,1 | |
| A47 | 5,84998 | -73,07092 | 2911 | Rusia | 10,6 | 2,1 | |
| A08 | 5,61083 | -73,34845 | 3121 | Bogotá | 46,8 | 3,3 | |
| RG-06 | 5,61083 | -73,34847 | 3087 | Bogotá | 46,8 | 3,3 | Ramírez-Arias et al. (2012) |
| PES1003 | 5,59882 | -73,00761 | 2773 | Socha Sup. | 47,1 | 4,1 | Silva et al. (2013) |
| JG-P2-05(3) | 5,54689 | -73,49726 | 2635 | Churuvita | 5,47 | 1,16 | Guerrero-Moreno (2018) |
| JG-P5-03 | 5,64432 | -73,50816 | 2407 | Arcabuco | 5,88 | 1,9 | |
| RG-06 | 5,6108 | -73,3485 | 3087 | Bogotá | 139,7 | 154,7 | Ramírez-Arias et al. (2012) |
| z08BU38 | 6,1154 | -73,0774 | 1838 | Cuarzo | 88,12 | 9,75 | Saylor et al. (2012) |
| z08BU39 | 6,1045 | -73,0726 | 1945 | arenita | 45,31 | 6,76 | |
| z08BU40 | 6,0912 | -73,0685 | 2054 | Arenisca | 32,11 | 3,49 | |
| z08BU41 | 6,0689 | -73,0493 | 2379 | arcosa | 25,16 | 1,98 | |
| z08BU42 | 6,0656 | -73,0487 | 2607 | 61,1 | 38,6 | ||
| AM-09 | 5,8283 | -72,86 | 2426 | Une | 12,14 | 0,95 | Ramírez-Arias et al. (2012) |
| AM-10 | 5,8325 | -72,8677 | 2470 | Girón | 6,39 | 0,67 | |
| RW-2 | 5,5833 | -72,8146 | 3085 | Chipaque | 5,76 | 0,34 | |
| RW3b | 5,5863 | -72,8348 | 3362 | Guadalupe | 3,03 | 1,3 | |
| T4-032 | 5,3043 | -73,18 | 1644 | Une | 3,9 | 1,08 |
Resultados obtenidos
Variables geomorfológicas
Las variables geomorfológicas como la integral hipsométrica (IH) y el relieve local (R) fueron evaluadas para cada cuenca. Por su parte, las curvas hipsométricas y la IH (Figura 3), según García-Delgado y Machuca (2019), indican que en este sector la cuenca Chicamocha (curva cóncava) presenta un paisaje senil o altamente erosionado, mientras que Tolotá, Huertas y Pómeca (curvas en forma de S) exhiben un paisaje en equilibrio o maduro. Respecto al relieve local, la Figura 4 exhibe los mapas calculados con radios de 0,5, 1 y 1,5 km, los cuales establecen evidencias de la incisión por parte de los ríos, donde el valor máximo lo registra la cuenca Pómeca con 316,63 para el radio de 1,5 km; lo anterior se correlaciona con la IH (0,44) de la misma cuenca, lo cual sugiere que el río ha erosionado y transportado una gran cantidad de sedimentos (Guarín-Estrada, 2017).
Figura 3 Curvas hipsométricas de las cuatro cuencas hidrográficas evaluadas. Ver ubicación de las cuencas en la Figura 1.
Figura 4 Mapas de relieve relativo calculado para: A. un radio de 0,5 km B. un radio de 1 km y C. un radio de 1,5 km. En cada mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
En la Figura 5A se presenta el índice SL; se consideran atípicos aquellos valores superiores a 1355 m, según la distribución por cuartiles (Piacentini et al., 2020). Se discriminan en total 14 anomalías, de las cuales el 29% están asociadas a fallas geológicas, el 42% se relacionan a deslizamientos y el 29%, a cambios litológicos a lo largo de los cauces principales. Las Figuras 5B-5E ilustran algunos sectores donde ocurren deslizamientos dentro de las cuencas.
En la Figura 6, se presenta el mapa de índices ksn, el cual registra un valor máximo de 255 para la cuenca Huertas, mientras que las demás cuencas tienen un dato de 230; estos valores moderados para el índice de empinamiento.
Figura 5 Localización de las 14 anomalías identificadas en la zona de estudio. A. Anomalías relacionadas con cambios litológicos y fallas geológicas; en el mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015). B.C.D.E. Anomalías relacionadas con la acumulación de material deslizado en el lecho del canal.
Figura 6 Índice de empinamiento o ksn para las cuencas hidrográficas evaluadas. En el mapa se muestran las principales estructuras presentes en la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
Atributos secundarios del terreno
Los mapas de atributos secundarios del terreno involucran el patrón de precipitación para su elaboración. Entre estos atributos, se encuentran el índice de humedad (WI) representado en la Figura 7A, donde las áreas planas concuerdan con los sectores más húmedos de todo el paisaje. El valor promedio máximo de WI se observa en las cuencas Tolotá, con un valor de 16,75, y Huertas, con un valor de 16,47; esto se debe a que estas presentan un bajo relieve en toda la sección. De la misma manera, para el índice de capacidad de transporte de sedimentos (STI), las cuencas Tolotá y Huertas (Figura 7B) exponen los valores promedio máximos de 421,94 y 404,62, respectivamente; lo anterior plantea un alto poder erosivo hacia el noroeste de la zona de estudio.
Por otro lado, los índices de erosión a corto plazo (EI), como el potencial total de flujo (TSP), se plasman en la Figura 8A; el potencial por unidad del ancho del canal (USP), en la Figura 8B y el potencial por poder de cizalla (SSP) en la Figura 8C. El índice TSP presenta el promedio más alto para Huertas con 2,4E10 W/m2 comparado con las demás cuencas. Así mismo, para el índice USP y SSP, la cuenca Huertas registra el mayor promedio en todo el sector, con valores de 154715 W/m2 y 2056 W/m2, respectivamente.
Precipitación
La precipitación promedio anual para la zona de estudio en el periodo 1998 a 2009 ha oscilado desde 0,4 m/año hasta 4,8 m/año. En cuanto a las cuencas hidrográficas, Pómeca y Chicamocha, ubicadas hacia el sur, tienen los valores de precipitación más bajos (1,02 y 1,1 m/año, respectivamente); por su parte, Huertas, con 2,5 m/año, y Tolotá, con valor de 3,2 m/ año, registran la mayor precipitación en toda el área de estudio (Figura 9).
Figura 7 Atributos secundarios del terreno. A. Índice topográfico de humedad (WI). B. Índice de transporte de sedimentos (STI). En cada mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
Figura 8 Índices de erosión a corto plazo. A. Poder de flujo total (TSP). B. Poder de flujo unitario (USP). C. Poder de flujo por cizalla (SSP). En cada mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
Figura 9 Mapa de precipitación con datos TRMM 1998-2009. En el mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
Parámetros sismológicos
El análisis de este parámetro muestra que de manera particular la deformacion sísmica (Figura 10C y 10D) y el levantamiento sísmico (Figura 10E y 10F) han sido mayor en el bloque delimitado por las fallas de Boyacá y Soapaga. Por su parte, la energia sísmica (Figura 10A y 10B) presenta los valores máximos en la cuenca Chicamocha, donde registra un valor promedio de 8,3x103 J, este resultado se debe a que la cuenca se encuentra en las márgenes de las fallas principales en la zona de estudio.
Tasas de erosión a largo plazo
Según la Figura 11, las tasas de erosión calculadas utilizando Age2Edot, a partir de las edades AFT, ZHe y AHe, muestran que el valor promedio para la cuenca Pómeca es el más alto en todo el sector, con un valor de 0,28 mm/año; por su parte, Huertas y Chicamocha registran un valor de 0,20 mm/año; por último, la cuenca Tolotá, con 0,19 mm/año.
Discusión de resultados
Este estudio busca establecer si el clima, el relieve o la tectónica, o la combinación de estos factores, están controlando la geomorfología actual en un sector de la cuenca Cordillera Oriental. A razón de lo anterior, se obtienen los valores promedio de cada parámetro evaluado en la presente investigación, los cuales son expuestos en la Tabla 5. Para facilitar la comprensión de la relación entre los datos calculados se elaboró un correlograma (Figura 12) que representa gráficamente la posible relación entre las variables. Para P, TSP, USP, SSP, WI y STI, los valores obtenidos son considerados empíricos debido a que para el cálculo de estos se empleó la variable precipitación.
Figura 10 Parámetros sísmicos obtenidos al dividir la zona de estudio en 4 y 16 cuadrantes. A. y B. Energía sísmica. C. y D. Deformación sísmica. E. y F. Levantamiento sísmico. En cada mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
Figura 11 Distribución de las muestras e interpolación de las tasas de erosión derivadas a partir del código Age2edot. En el mapa se muestran las principales estructuras de la zona de estudio, tomadas de Gómez et al. (2015).
Según la Figura 12, la relación entre P y R (r=0,34) indica de manera preliminar que el clima no sería un factor determinante del paisaje para el área de estudio. Contrario a lo anterior, los parámetros sísmicos (ES, SSR y U) tienen correlación significativa con la E, TSP, WI, STI, y ksn; por ejemplo, U4 con WI y STI registran valor de 0,97 y 0,99, respectivamente, esto sugiere un control tectónico reflejado en la incisión de los afluentes.
Los índices de erosión a corto plazo (TSP, USP y SSP) tienen alta relación con el índice SL (r≥0,8), lo cual revela que la erosión producida por fallas activas, cambios litológicos y/o deslizamientos (Figura 5) está afectando los cauces de los ríos en el sector.
A una escala mayor de la deformación sísmica (SE16), junto con la elevación (E), se reporta una correlación considerable (r=0,83), así mismo, la E con la erosión a largo plazo (er) alcanza un r=0,74; y sumado a lo anterior, las tasas de erosión a largo plazo (er) presentan la máxima correspondencia (r=1) con la integral hipsométrica (IH). Estos resultados sustentan la idea de que los levantamientos de la superficie han favorecido a la remoción de material de las zonas más altas a zonas de menor elevación y, por lo tanto, están modelando la topografía en la zona de estudio.
Por otra parte, el índice ksn muestra una relación importante con los parámetros de deformación (SSR) y levantamiento sísmico (U), el cual es mayor para SSR4 y U4, con valores de 0,94 y 0,77, respectivamente. De esta manera, los datos anómalos del ksn son altamente influenciados por los movimientos sísmicos ocurridos dentro del área de interés.
Figura 12 Correlograma para las cuencas hidrográficas mostrando las correlaciones entre las distintas variables: E elevación, IH integral hipsométrica, R relieve local, P precipitación, TSP poder de flujo total con precipitación, USP poder de flujo unitario con precipitación, SSP poder de flujo por cizalla con precipitación, WI índice de humedad con precipitación, STI índice de transporte de sedimentos con precipitación, SE energía sísmica, SSR deformación sísmica, U levantamiento sísmico, SL índice del gradiente longitudinal del canal, ksn índice de empinamiento, er erosión a largo plazo. Las relaciones con mayor correlación están en dirección positiva. La barra de colores indica la fuerza de la correlación. SSR y U fueron calculados dividiendo la zona en 16 y 4 cuadrantes, respectivamente. Estos valores son denotados como SSR16, SSR4, U16 y U4.
Tabla 5 Valores promedio para cada una de las cuencas evaluadas en la zona de estudio. E= elevación (m); IH= integral hipsométrica; R1= relieve con radio 0,5 km; R2= relieve con radio 1 km; R3= relieve con radio 1,5 km; P= precipitación TRMM (m/año) para el período 1998-2009; TSP= poder de flujo total con precipitación (W/m2); USP= poder de flujo unitario con precipitación (W/m2); SSP= poder de flujo por cizalla con precipitación (W/m2); WI= índice de humedad con precipitación; STI= índice de transporte de sedimentos con precipitación; SE= energía sísmica (Joules); SSR= deformación sísmica (s-1); U= levantamiento sísmico (m); U4 y U16 se refiere al cálculo del levantamiento sísmico cuando la zona es dividida en 4 y 16 cuadrantes. Análogamente, SSR4 y SSR16 es la deformación sísmica calculada a partir de U4 y U16. SL= índice del gradiente longitudinal del canal (m); ksn= índice de empinamiento; er= erosión a largo plazo estimada a partir de edades ZHe, AHe y AFT. Ver localización de las cuencas hidrográficas en la Figura 1.
| Cuenca | E | IH | R1 | R2 | R3 | P | TSP | USP | SSP | WI | STI | SE4 | SSR4 | U4 | SE16 | SSR16 | U16 | SL | ksn | er |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Tolotá | 2183 | 0,3 | 122 | 209 | 285 | 3,206 | 1,08E10 | 134638 | 1927 | 16,8 | 421,9 | 3566 | 4E-18 | 6,7 | 2618 | 5E-18 | 9,9 | 409 | 150 | 0,19 |
| Pómeca | 3073 | 0,4 | 138 | 237 | 316 | 1,025 | 2,4E9 | 80615 | 1432 | 15,6 | 282,6 | 4372 | 2E-18 | 3,5 | 3916 | 3E-18 | 4,7 | 346 | 145 | 0,28 |
| Huertas | 2209 | 0,3 | 132 | 224 | 303 | 2,576 | 2,4E10 | 154715 | 2057 | 16,5 | 404,6 | 4071 | 3E-18 | 6,3 | 2961 | 2E-18 | 3,5 | 575 | 148 | 0,2 |
| Chicamocha | 2886 | 0,3 | 75 | 130 | 179 | 1,109 | 4,08E9 | 55149 | 1049 | 15,7 | 323,8 | 8307 | 3E-18 | 4,6 | 4948 | 5E-18 | 10 | 293 | 149 | 0,2 |
Conclusiones
La discriminación de los agentes modeladores del paisaje mediante el uso de geomorfología cuantitativa resulta útil para determinar la variable responsable de esculpir el relieve en un sector en la Cordillera Oriental de Colombia. Para el área de estudio se establecieron cuatro cuencas hidrográficas, de la cuales Chicamocha se encuentra en estado senil y Huertas, Tolotá y Pómeca están en equilibrio.
Por su parte, los índices de erosión a corto plazo (TSP, USP y SSP) tienden a ser mayores para el norte de la zona en la cuenca Huertas, lo cual indica un alto poder erosivo en todo este sector durante un tiempo prolongado.
Existe una correlación significativa entre la IH, elevación y erosión a largo plazo teniendo en cuenta que la curva hipsométrica muestra con claridad el comportamiento del relieve y su transformación debido a la erosión y tectónica.
Asimismo, hay una relación transitiva entre el relieve y los parámetros sísmicos, ya que el relieve se relaciona con el parámetro ksn, y este a su vez se relaciona con los parámetros sísmicos, pero esta correlación es débil debido a que la ventana de tiempo de observación de los sismos (1998-2021) es muy corta.
El relieve se correlaciona con las tasas de erosión a corto plazo con valores superiores a 0,6, esto significa que la zona hoy en día experimenta una importante erosión. El hecho de que la correlación entre relieves y tasas de erosión a largo plazo sea débil (<0,5) se podría deber a la insuficiencia de datos termocronológicos, lo cual impide extrapolar la influencia de la exhumación sobre el relieve actual.
Otra relación importante se da entre el ksn y los parámetros de deformación (SSR) y levantamiento sísmico (U), así las anomalías de ksn son directamente atribuidas a movimientos sísmicos ocurridos dentro del área de interés.
El análisis de los parámetros sísmicos como energía sísmica, deformación sísmica y levantamiento sísmico permitieron discriminar una zona activa tectónicamente entre las fallas de Boyacá y Soapaga.
Finalmente, el Anticlinal de Arcabuco corresponde a la estructura geológica que ocupa una mayor área en la zona de estudio, y su alto índice de erosión está relacionado con la deformación sísmica, el levantamiento sísmico y las abruptas pendientes que se presentan en ese sector.
