Una curiosidad interesante: ¿Cómo se formaron los cantos rodados?

Los cantos rodados y también, los guijarros (de tamaño más pequeño), son rocas o trozos de rocas sueltos, más o menos redondeados, de tonalidades y superficies suaves. Son el producto de procesos geológicos externos, en este caso erosión y transporte de rocas ígneas. La roca sufre un desgaste debido a los procesos erosivos que soporta durante el transporte, generalmente causados por la corrosión o las corrientes de agua. Por ello, el canto rodado es común en los ríos y sus márgenes.

Alí, la erosión y transporte fluvial elimina sus aristas, al tiempo que la roca se va desgastando lentamente por corrosión o fuerza de las corrientes de agua. Un canto rodado adquiere una morfología más o menos redondeada, subredondeada u oblonga, sin aristas y con la superficie lisa.

Pero ¿Cómo se formaron los cantos rodados? Pues no es tan fácil explicarlo. Por de pronto, la geomorfología explica de varias maneras la formación del canto rodado. Según la versión de Sternberg (1875), el tamaño de la roca disminuye cuando al recorrer determinada distancia, aguas abajo en el río, se golpea una y otra vez con el fondo.

La Ley de Sternberg cuenta con una fórmula que calcula la distancia entre la fuente de la roca y el punto de muestreo. Mide además cuánto decrece el ejemplar en dicha distancia, según la dureza y densidad de los fragmentos, resistencia a la abrasión y velocidad del desplazamiento. También inciden el tamaño de las partículas asociadas y la naturaleza del medio por el que son transportadas.

Pettijohn cien años después de Sternberg, en 1975, justificó la atrición (desgaste gradual) como un reflejo del decrecimiento del gradiente de la corriente. Sin embargo el proceso de formación de los cantos rodados continúa en estudio.

En este último sentido, según un excelente artículo de Francisco R. Villatoro que publica el Sitio francis.naukas.com, se confirma que la formación de los cantos rodados parece un problema físico sencillo, sin embargo, no lo es. Un nuevo artículo afirma que el proceso de abrasión (o erosión) del guijarro ocurre en dos fases bien separadas. En la primera se redondean los bordes pero sin reducir las dimensiones transversales, reduciendo poco el volumen.

Después, en la segunda fase continúa el redondeo de los bordes pero además se produce una reducción drástica del volumen y de las dimensiones transversales. Los autores lo han descubierto tras realizar experimentos de laboratorio y confirmar su teoría mediante modelos numéricos por ordenador.

Han bautizado el proceso como «abrasión controlada por la curvatura local». El artículo técnico es G. Domokos, D. J. Jerolmack, A.Á. Sipos, Á. Török, «How river rocks round: resolving the shape-size paradox,» arXiv:1311.6574 [physics.geo-ph], 26 Nov 2013.

El tamaño de los cantos rodados disminuye exponencialmente con la distancia aguas abajo en un río. Sternberg (1875) propuso que la razón era la abrasión de las piedras tras sufrir gran número de golpes con el fondo. Los experimentos en laboratorio no han podido confirmarlo. De hecho, se ha llegado a bautizar el problema como «la paradoja de los cantos rodados». El nuevo estudio parece resolver esta paradoja. Los autores aproximan el guijarro con un superelipsoide (cuya ecuación es:

(x/a)^n + (y/b)^n + (z/c)^n = 1, que es un elipsoide para n=2, un prisma para n=∞ y un romboide para n=1).

En los experimentos se observa que el valor del exponente n del superelipsoide que actúa de envolvente convexa del canto rodado se reduce de un valor alto (superior a diez) hasta aproximadamente dos, en la primera fase de la abrasión, y luego se mantiene más o menos constante alrededor de dos, en la segunda fase de la abrasión. Los autores también han introducido el llamado índice de convexidad β = Ac/Ah, 0 ≤ β ≤ 1, donde Ac es el área superficial de las regiones convexas del guijarro y Ah es el área total de su envolvente convexa.

En la primera fase de la abrasión por curvatura local, el índice de convexidad crece desde un valor próximo a cero hasta la unidad. Durante la segunda fase se mantiene constante con un valor unidad. El nuevo modelo de la formación de cantos rodados en dos fases explica la estadística de los cantos rodados observados en los ríos, así como algunas observaciones en la superficie del planeta Marte. Por ello, los autores de este nuevo trabajo afirman que han resuelto la «paradoja de los cantos rodados». Por supuesto, serán necesarios futuros estudios para confirmarlo.

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