Este artículo tiene como objetivo analizar en profundidad factores clave en la formación de socavones, sumideros, hundimientos y colapsos del terreno, conocidos en inglés como sinkholes. Además, exploramos cómo la tecnología InSAR contribuye a mejorar su seguimiento y control.
Se trata de fenómenos que suceden por todo el planeta y, como veremos, pueden producirse en entornos geológicos diversos y ser desencadenados por mecanismos tanto naturales como antrópicos también muy diversos.
En determinados entornos, la aparición de un socavón constituye un riesgo crítico, dado su potencial impacto en la seguridad de las personas y en los costes derivados de las labores de reparación y estabilización. En el artículo ahondaremos en los motivos por los que se producen estos fnómenos, sus características, riesgos y sistemas de prevención existentes a día de hoy.
En Detektia ofrecemos soluciones basadas en tecnología InSAR satelital para prevenir la aparición de diferentes fenómenos como son:
Si te interesa estudiar las posibilidades para determinar el riesgo de aparición de nuevos sinkholes con tecnología satelital, no dudes en ponerte en contacto con nosotros.
¿Qué es un socavón?
Los sinkholes son depresiones cerradas que se generan comúnmente por la disolución subterránea de rocas solubles y/o el desplazamiento descendente de materiales.
Estos procesos generan desde asentamientos del terreno hasta colapsos súbitos de la superficie. Independientemente del mecanismo involucrado, estos fenómenos representan un riesgo significativo para las infraestructuras y edificaciones construidas sobre los sedimentos socavados.
En casos extremos, los colapsos pueden producirse de manera catastrófica, afectando a edificios, infraestructuras o personas y provocando accidentes fatales, especialmente en áreas urbanas y vías de transporte.
¿Por que se producen los socavones?
Los sinkholes pueden formarse en una variedad de entornos geológicos debido a diferentes mecanismos, incluyendo tanto procesos naturales como actividades humanas.
Es importante destacar que aunque los sinkholes son característicos de terrenos kársticos, conocidos en estos entornos como dolinas o sumideros, no todos los sinkhole se producen en estos terrenos.
En el caso de los terrenos kárstikos, la causa es la disolución de materiales solubles como la caliza, el yeso o la dolomita. En este tipo de terrenos, el agua subterránea disuelve lentamente la roca y genera cavidades que, con el tiempo, pueden colapsar.
También pueden formarse en otros tipos de terreno por la filtración prolongada de agua, que arrastra partículas del suelo y debilita la estructura del terreno.
En el caso de las actividades humanas, hay diferentes factores que pueden provocar los llamados sinkholes. Desde la extracción excesiva de agua subterránea en acuíferos, construcción de infraestructuras subterráneas, fugas de tuberías en áreas urbanizadas, trabajos de minería etc.
Características y tipos de sinkholes según el terreno. ¿Cómo se forman estas anomalías subterraneas?
A continuación vemos diferentes tipos de sinkholes clasificados según el terreno y origen del mismo, analizando además las causas por las que se forman.
Sinkholes en terrenos kársticos
En las áreas kársticas, los sinkholes se forman por la disolución de rocas solubles como la caliza o el yeso. El agua ligeramente ácida disuelve estas rocas a lo largo de fisuras y fracturas, creando cavidades subterráneas.
Cuando estas cavidades se hacen demasiado grandes, el techo puede colapsar, formando un sinkhole. Los sinkholes kársticos pueden ser de solución, colapso o subsidencia.
Sinkholes en otros entornos geológicos
Los sinkholes pueden formarse también por la erosión interna del suelo donde el agua que fluye a través de conductos subterráneos se lleva las partículas del suelo. Este proceso es especialmente común en depósitos aluviales y sedimentos no consolidados.
Los sinkholes por licuefacción se producen cuando un suelo saturado de agua pierde su resistencia y rigidez debido a una fuerza externa, como un terremoto. Este fenómeno, conocido como licuefacción del suelo, provoca que el suelo se comporte como un líquido, incapaz de soportar estructuras en la superficie, lo que puede llevar al colapso del terreno y la formación de sinkholes.
En suelos clásticos, la erosión interna puede crear cavidades que llevan a la formación de sinkholes. Estos procesos pueden estar relacionados con la surgencia de agua y gases.
Sinkholes antropogénicos
Las actividades humanas, como la excavación de túneles o cavidades subterráneas, la extracción de agua subterránea, y la construcción en áreas inestables pueden causar o acelerar la formación de sinkholes. Estos sinkholes pueden ocurrir en áreas sin rocas solubles.
Las fugas de tuberías en áreas urbanizadas pueden aumentar la infiltración de agua en el subsuelo, induciendo o reactivando sinkholes.
Los sinkholes también pueden resultar de la inestabilidad de cavidades artificiales subterráneas, como minas abandonadas, canteras o catacumbas.
Sinkholes en terrenos cubiertos
Los sinkholes pueden formarse en áreas donde la roca kárstica está cubierta por sedimentos no consolidados. En estos casos, el colapso o la subsidencia de la superficie pueden no ser causados directamente por la disolución de la roca, sino por procesos de erosión interna o el colapso de cavidades en el subsuelo.
Los sinkholes pueden desarrollarse en rocas no solubles cuando estas se encuentran encima de rocas solubles.
Como hemos visto, la presencia de rocas solubles no es el único factor determinante para la formación de un sinkhole, otros factores como la actividad humana, la erosión interna y la licuefacción pueden influir en su formación.
Ejemplos de Sinkholes por todo el mundo
Los sinkholes se manifiestan en diversas regiones del mundo, cada uno con características y orígenes particulares.
A continuación, se presentan algunos ejemplos que ilustran la diversidad de entornos geológicos y procesos que pueden llevar a la formación de sinkholes en diferentes partes del planeta.
Península de Apulia (Sur de Italia)
En esta región, los sinkholes son frecuentes en Salento, la parte más meridional, que está formada por calizas y dolomías del Jurásico y Cretácico cubiertas por carbonatos clásticos terciarios y cuaternarios y arcillas subordinadas.
Estos sinkholes son uno de los accidentes geográficos más típicos de la zona y, a menudo, se les llama «vore». Los procesos de hiperkarst en la interfaz entre el agua de mar y el agua subterránea continental dulce pueden potenciar su formación.
Bottomless Lakes State Park, Nuevo México, Estados Unidos
Esta área se caracteriza por sinkholes formados por el colapso de techos de cuevas, con el fondo ocupado por el nivel freático.
Ciudad de Guatemala
El 22 de febrero del año 2007 en el Barrio San Antonio de Ciudad de Guatemala se produjo un colapso de un segmento del suelo generando un sinkhole de gran tamaño:
En mayo de 2010, en la colonia Ciudad Nueva de la zona 2 de Ciudad de Guatemala, se produjo un socavón como consecuencia de las intensas lluvias provocadas por la tormenta tropical Ágatha que dejó estas impresionantes imágenes:
@dani3palaciosdj #FIESTAPARANORMAL En el año 2010, en la colonia Ciudad Nueva (Guatemala), se produjo un hundimiento de tierra a causa de las fuertes lluvias provocadas por la Tormenta Tropical Agatha. El agujero media 20 metros de diámetro y cerca de 30 metros de profundidad…. pic.twitter.com/FGywYaFqjA
— Alba Salcedo Caldas (@AlbaSalcedoCald) July 20, 2018
Nueva Orleans, Estados Unidos
Debido a su ubicación entre el río Misisipi y el lago Pontchartrain, esta ciudad Americana se asienta sobre terrenos pantanosos y gran parte de ella está por debajo del nivel del mar. Esta característica hace que la ciudad sea vulnerable a inundaciones y propensa a la aparición de socavones.
Costa del Mar Muerto (Israel y Jordania)
La formación de sinkholes a lo largo de las costas del Mar Muerto se atribuye al colapso en cavidades formadas por la disolución de capas de sal subterráneas, debido al reemplazo del agua subterránea hipersalina por agua dulce a medida que baja el nivel del Mar Muerto.
Valle del Ebro (NE de España)
Los sinkholes en esta región están relacionados con la disolución de evaporitas (yeso, anhidrita, halita y glauberita) de la Formación Zaragoza del Oligoceno-Mioceno tardío. La subsidencia en los valles del Ebro y Gállego se relaciona en gran medida con la disolución inter-estratificada de halita y glauberita. Los sinkholes activos y las grandes depresiones compuestas se identifican y caracterizan fácilmente con tecnología InSAR satelital gracias a su patrón de deformación concéntrico.
En la siguiente captura de pantalla se observa el mapa de velocidades medias de asentamiento en mm/año calculadas con tecnología InSAR en un zona concreta del Valle del Ebro. A la derecha se observan tanto las métricas de deformación como la gráfica de evolución de la deformación en vertical y planimetría Este-Oeste para un edificio concreto (polígono azul en el mapa).
Si quieres profundizar más sobre este tema, puedes leer el análisis realizado por Detektia sobre los sinkholes en el Valle del Ebro.
Friuli Venezia Giulia (Noreste de Italia)
Esta región es una de las zonas más afectadas del norte de Italia, con 1199 fenómenos de sinkholes inventariados sólo considerando los lechos de roca evaporítica. Los sinkholes son fenómenos naturales bien conocidos desde finales del siglo XIX y representan una seria amenaza para las estructuras construidas por el hombre.
Socavones en las ciudades de Quito y Portoviejo (Ecuador)
En el año 2008, la zona conocida como el Trébol en Quito sufrió un gigantesco socavón que dejó esta espectacular imagen:
Durante el terremoto de Pedernales en Ecuador en 2016 (magnitud 7.8), la ciudad de Portoviejo experimentó fenómenos de licuefacción que resultaron en hundimientos del terreno y formación de sinkholes, afectando gravemente la infraestructura local.
Holbrook basin (Arizona, EE. UU.)
La disolución de sal en el área ha resultado en más de 500 sinkholes y numerosos cambios geomórficos relacionados con la subsidencia. Se detectaron más de 25 rasgos de subsidencia terrestre que cubren un área de más de 3600 km2.
Monitorizar y preveer sinkholes con tecnología InSAR
La subsidencia lenta del suelo antes de un colapso repentino sugiere que estos fenómenos altamente peligrosos pueden anticiparse mediante la detección de desplazamientos precursores. Y es aquí donde la tecnología InSAR aporta un gran valor en el seguimiento de estos complejos procesos.
La Interferometría de Radar de Apertura Sintética satelital (InSAR) es una herramienta eficaz para controlar, con precisión y elevada cobertura espacial, la evolución en el tiempo de deformaciones milimétricas del terreno.
El InSAR permite detectar movimientos sutiles del terreno que pueden ser precursores de la formación o el colapso de sinkholes.
Además, las series temporales de deformación obtenidas mediante InSAR pueden utilizarse para analizar y modelar el impacto de diversos factores en la actividad de los sinkholes, como terremotos, cambios en el nivel freático, inundaciones, riego y eventos de lluvia.
La tecnología InSAR ha demostrado ser capaz de medir deformaciones precursoras que anticipan la aparición de sinkholes en áreas con alta densidad de estos, como a lo largo del Mar Muerto en Israel y en el Valle del Ebro en España.
En muchos casos, se han observado deformaciones del terreno previas al colapso que pueden producirse desde pocos días antes del evento hasta desde años antes.
La estrategia más efectiva para reducir el riesgo asociado a estos procesos consiste en identificar y evitar las zonas con mayor susceptibilidad, lo que se logra a través de inventarios cartográficos y modelos de peligro.
El InSAR también es una herramienta clave para la creación de estos mapas de susceptibilidad de ocurrencia de sinkholes.
La integración de técnicas InSAR con modelos geológicos y técnicas de Machine Learning permite crear mapas de susceptibilidad a sinkholes, lo cual es crucial para la selección de rutas, la planificación y la construcción de elementos de transporte importantes, así como para la selección de sitios de asentamiento en regiones propensas a estos fenómenos.
Algunos ejemplos concretos del uso de InSAR en el estudio de sinkholes incluyen:
- Mar Muerto: Se han utilizado datos InSAR para estudiar la subsidencia inducida por la disolución en la costa del Mar Muerto, identificando tasas de subsidencia de entre 5 mm/año y 20 mm/año en grandes depresiones poco profundas.
- Valle del Ebro: InSAR se ha empleado para medir la deformación del terreno causada por sinkholes, subsidencia minera y deslizamientos de tierra en el Valle del Ebro. Más información en este paper de ResearchGate.
- Holbrook Basin, Arizona: Se han utilizado técnicas interferométricas para detectar subsidencia relacionada con la actividad cárstica.
A pesar de sus ventajas, InSAR también presenta limitaciones, como la de-correlación temporal y geométrica de la señal, especialmente en áreas de vegetación densa, erosión, cambios en las condiciones de humedad y altas tasas de deformación.
Para superar las limitaciones del InSAR, se han desarrollado técnicas de procesamiento avanzadas de las que hablamos en otros artículos.
Atribuciones, referencias y bibliografía
- «La NASA descubre cómo predecir la aparición de socavones«. Artículo de la BBC sobre como la NASA utiliza la tecnología InSAR satelital para la prevención de socavones: https://www.bbc.com/mundo/noticias/2014/03/140311_socavones_radar_nasa_rg
- «¿Cómo se forman los socavones gigantes?«. Artículo de National Geographic sobre la aparición de socavones: https://www.nationalgeographic.es/medio-ambiente/socavon-gigante
- La imagen de portada y de la figura 1 donde se observa el socavón gigante en Hakata (Japón) se ha descargado desde este enlace. Autor: Muyo, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 2 donde ser observa el socavón gigante en Harbor (Oregón) se ha descargado desde aquí. Autor: Oregon Department of Transportation, CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 3 donde se observa el sinkhole gigante en Puebla, México, se ha descargado desde aquí. Autor: Juan Carlos Sánchez Díaz, CC BY-SA 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/2.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 4 con el socavón en la carretera, en el municipio de Harbor (Estados Unidos) se ha descargado desdes aquí. Autor: Oregon Department of Transportation, CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 5 con el socavón en Ciudad de Guatemala se ha descargado desde esta fuente. Autor: Eric Haddox, CC BY 2.0 https://creativecommons.org/licenses/by/2.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 6 con el socavón de Nueva Orleans se ha descargado desde aquí. Autor: Infrogmation of New Orleans, CC BY-SA 4.0 https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 7 con el socavón en el mar muerto de Israel se ha descargado aquí. Autor: שרון שלמה, Public domain, via Wikimedia Commons.
- La imagen de la figura 9 con el socavón de Trébol en Quito, Ecuador se ha descargado desde esta página. Los autores son: Theofilos Toulkeridis, Fabián Rodríguez, Nelson Arias Jiménez, Débora Simón Baile, Rodolfo Salazar Martínez, Aaron Addison, Dora Carreón Freyre, Fernando Mato, Carmen Díaz Perez, CC BY 3.0 https://creativecommons.org/licenses/by/3.0, via Wikimedia Commons.
- La imagen del satélite de la figura 10 ha sido descargada desde este enlace.
