Geomorfología y geofísica superficial para la detección de paleocauces en suelos saturados en la región centro-sur del Valle de Tulum, riesgos para el ordenamiento territorial

Abstract

El Valle de Tulum, situado en la provincia de San Juan, constituye uno de los principales valles intermontanos del centro-oeste argentino y concentra la mayor parte de la población provincial, así como actividades agrícolas e industriales estratégicas. Su desarrollo geológico está asociado al frente de deformación activo de los Andes Centrales, caracterizado por un régimen compresivo, fallamiento cuaternario y elevada sismicidad. Dentro de este contexto tectónico y geomorfológico, gran parte del paisaje actual fue moldeado por la migración, abandono y colmatación de múltiples cauces fluviales antiguos, no necesariamente vinculados a un único sistema, sino al conjunto de redes distributarias que históricamente drenaron el valle. Estos paleocauces, frecuentemente cubiertos por depósitos recientes o transformados por actividades antrópicas, presentan materiales sueltos, húmedos y orgánicos que condicionan la estabilidad del terreno y representan áreas de elevada susceptibilidad ambiental, por lo que su identificación constituye un insumo clave para el ordenamiento territorial, la localización de nuevas urbanizaciones y la mitigación de peligros asociados a procesos de subsidencia y colapso del suelo. El objetivo general de este trabajo fue localizar y caracterizar paleocauces enterrados en la planicie aluvial del valle y evaluar su incidencia en la dinámica ambiental y en la vulnerabilidad del medio físico. Para ello se integraron distintos enfoques orientados a reconocer la morfología del paisaje y sus unidades, analizar la estructura del subsuelo mediante métodos geofísicos, estudiar el comportamiento de los materiales cuaternarios y comprender la interacción entre la dinámica física y la ocupación humana. El diseño metodológico incluyó el análisis geomorfológico y la cartografía temática a diferentes escalas, el procesamiento de imágenes satelitales multitemporales mediante índices espectrales, que permitieron detectar variaciones en humedad, salinidad y cobertura vegetal, y la adquisición de datos geofísicos mediante gravimetría, magnetometría, sísmica de refracción y tomografía eléctrica, técnicas que hicieron posible modelar la disposición interna de los depósitos recientes y resaltar contrastes de densidad, susceptibilidad magnética y resistividad asociados a antiguos canales rellenos y estructuras tectónicas. Estos estudios fueron complementados con el análisis de suelos en puntos clave de la zona de estudios, orientados a caracterizar la textura, horizontes y la profundidad del nivel freático, así como con entrevistas semiestructuradas a habitantes de la zona, cuyo aporte permitió incorporar percepciones locales sobre hundimientos, combustión subterránea, anegamientos y variabilidad hídrica, reforzando el diagnóstico físico con la experiencia empírica de la población. Los resultados obtenidos revelan la existencia de antiguos sistemas fluviales distribuidos en distintos sectores del valle, con patrones espaciales contrastantes. En el sector occidental se identificaron zonas de alta densidad de paleocanales y canales subyacentes antiguos asociadas a antiguos ambientes pantanosos y lagunares relictos vinculados a depocentros estructurales, mientras que hacia la parte central y oriental predominan canales meandriformes más aislados, que registran migraciones laterales, episodios de corte y abandono de meandros y posterior retrabajo eólico. Los métodos geofísicos permitieron delimitar estas estructuras con precisión, identificando zonas con velocidades sísmicas bajas, resistividades reducidas y anomalías gravimétricas negativas, atributos coherentes con sedimentos sueltos, húmedos o con presencia de materia orgánica, en contraste con sectores de relleno más competente. El análisis satelital evidenció patrones de humedad y salinidad, así como áreas con vegetación alterada, que coinciden con las estructuras reconocidas en subsuelo, mientras que los estudios edáficos confirmaron la presencia de materiales finos, horizontes orgánicos y niveles con combustión subterránea vinculados a antiguos humedales y a la desecación de turberas. La integración de la evidencia geomorfológica, geofísica y edáfica permitió reconstruir una evolución tectono-sedimentaria preliminar, caracterizada por el levantamiento progresivo asociado a fallas del Sistema de Fallas del Tulum, la compartimentación de la cuenca, la desconexión y reorganización de los drenajes, la formación y posterior colmatación de depresiones endorreicas, el flexuramiento del relleno cuaternario y la migración de los cauces hacia el este en etapas más recientes. Además de los controles tectónicos, esta historia geológica tentativa se encuentra influenciada por los procesos climáticos que actúan en la región, los cuales condicionaron la configuración actual de las unidades ambientales y explican la recurrencia de fenómenos como subsidencia, colapso del suelo, combustión subterránea y salinización en sectores urbanizados y en áreas de expansión reciente. El mapa de susceptibilidad de hundimientos del suelo, elaborado a partir de la integración de los métodos mencionados, constituye una herramienta que busca orientar políticas de ordenamiento territorial, a partir de la definición de áreas con mayores y menores restricciones para el crecimiento urbano, así como otras actividades económicas, culturales y sociales que requieran el uso del suelo, finalmente generar insumos para atender los riesgos naturales y sus impactos producto de la interacción entre la dinámica natural y la intervención humana en el Valle de Tulum. Palabras clave: Geología del Cuaternario; Dinámica fluvial; Subsidencia; Métodos geofísicos; Vulnerabilidad del terreno.

Abstract The Tulum Valley, located in San Juan Province (Argentina), is one of the main intermontane basins of the central–western Andes and concentrates most of the provincial population as well as key agricultural and industrial activities. Its geological evolution is linked to the active deformation front of the Central Andes, characterized by a compressive regime, Quaternary faulting and high seismicity. Within this tectonic and geomorphological framework, much of the present landscape has been shaped by the migration, abandonment and infilling of multiple ancient fluvial channels, not necessarily related to a single drainage system but to a set of distributary networks that historically traversed the basin. These paleochannels, often buried beneath recent deposits or modified by human activities, contain loose, watersaturated and organic-rich materials that reduce ground stability and form areas of high environmental susceptibility, making their identification essential for land-use planning, urban development and the mitigation of hazards associated with subsidence and soil collapse. The main objective of this study was to locate and characterize buried paleochannels throughout the alluvial plain of the valley and to evaluate their influence on environmental dynamics and the vulnerability of the physical environment. To achieve this, multiple complementary approaches were integrated, including landscape and geomorphological analysis, subsurface characterization through geophysical methods, evaluation of the behavior of Quaternary materials, and the assessment of interactions between physical processes and human occupation. The methodological design combined geomorphological mapping at multiple scales, multitemporal satellite-image processing using spectral indices to detect variations in moisture, salinity and vegetation cover, and the acquisition of gravimetric, magnetic, seismic-refraction and electrical-tomography data. These techniques enabled the modeling of the internal arrangement of recent deposits and highlighted contrasts in density, magnetic susceptibility and electrical resistivity associated with filled paleochannels and tectonic structures. Soil surveys at key locations were used to characterize texture, horizon development and groundwater depth, while semi-structured interviews with residents provided local insights into subsidence, underground combustion, flooding and hydrological variability, strengthening the physical diagnosis with communitybased observations. The results reveal the presence of ancient fluvial systems distributed across the valley with contrasting spatial patterns. In the western sector, zones of high paleochannel density and underlying buried channels were identified, associated with relict swamp and lacustrine environments linked to structural depocenters. Towards the central and eastern sectors, more isolated meandering channels prevail, documenting lateral migrations, meander cutoffs, channel abandonment and subsequent aeolian reworking. Geophysical methods accurately delineated these features, identifying areas with low seismic velocities, reduced resistivities and negative gravity anomalies attributes consistent with loose, water-rich or organic-bearing sediments in contrast to more competent basin-fill deposits. Satellite analyses highlighted patterns of moisture and salinity, as well as areas with stressed vegetation, spatially coincident with subsurface structures, while soil studies confirmed the presence of fine materials, organic horizons and layers affected by underground combustion related to former wetlands and desiccated peat deposits. The integration of geomorphological, geophysical and pedological evidence enabled the reconstruction of a preliminary tectono-sedimentary evolution of the valley, characterized by progressive uplift along faults of the Tulum Fault System, basin compartmentalization, drainage disconnection and reorganization, the development and infilling of endorheic depressions, flexuring of the Quaternary fill and the eastward migration of channels in more recent stages. In addition to tectonic controls, this tentative geological history is strongly influenced by regional climatic processes, which shaped the current distribution of environmental units and explain the recurrence of subsidence, soil collapse, underground combustion and salinization in urbanized and expanding areas. The resulting Soil Subsidence Susceptibility Map, derived from the integration of all methodological components, constitutes a key tool for territorial planning, enabling the identification of areas with higher and lower constraints for urban growth and other economic, cultural and social activities that depend on land stability. Ultimately, it provides essential inputs for addressing natural hazards and mitigating their impacts arising from the interaction between natural dynamics and human activities in the Tulum Valley.