La integración de los suelos y geomorfología en las montañas-un ejemplo del Front Range de Colorado.

1. Introducción

Los suelos pueden proporcionar información útil para la interpretación geomorfológica del terreno montañoso. Su distribución, lateral y verticalmente, procede de la incidencia del clima factores formadores del suelo, la vegetación, entorno topográfico, material parental, y el tiempo (Jenny, l980; Birkeland, 1999). La distribución altitudinal de los suelos muestra el impacto de los factores climáticos y de vegetación. Una de las funciones más importantes de los suelos es en ayudar a poner depósitos superficiales de diversos orígenes (glacial, fluvial, coluvial,, etc.-el factor de material parental periglacial) en grupos de edad (factor tiempo) .Richmond (1962) lo hizo en su obra clásica en las montañas de la sal de Utah. El factor topográfico necesita más estudio, ya que si hay marcadas diferencias en suelos con configuración topográfica, hay que determinar si es debido al factor tiempo o de las tasas de los procesos edafológicos.

En este trabajo se analiza la relación entre los suelos y la geomorfología de Front Range de Colorado y las llanuras adyacentes. Birkeland estudió el área en forma de reconocimiento, teniendo los estudiantes en viajes de campo durante los últimos 35 años. Los ex alumnos y colegas han contribuido por sus detallados trabajos publicados y no publicados en las partes de la cordillera y llanuras. Sin embargo, este estudio de una primera aproximación de una historia coherente geomorfológica del suelo de la cordillera se vio facilitada por mapas de suelos y descripciones de perfil para el Front Range al oeste de Boulder por los EE.UU. Departamento de Agricultura, Servicio Forestal de Estados Unidos (2001, y escrito las comunicaciones de 1999 , respectivamente).

No hay muchos ejemplos de la integración de los suelos y la geomorfología en la escala de una cordillera. Una excepción es el trabajo de Tonkin y Basher (1990), en los Alpes del Sur de Nueva Zelanda. La distribución del suelo era bien conocido de cartografía extensa, y se detalla estudios en cuencas clave en toda la cordillera. Levantamiento, precipitación y erosión tasas de todo aumento de este a oeste, y se relacionan bien con los patrones de suelo. En la parte oriental de la cordillera, la precipitación media anual (MAP) es relativamente baja (<100 cm), levantamiento y erosión leve, y / pc / C perfiles de suelo A en pendientes de transporte limitado denotar la estabilidad geomorfológica durante la mayor parte del Holoceno. En las zonas con MAP entre 140 y 200 cm, el patrón del suelo es complejo y consiste en dos suelos erosionados en las partes altas de las cuencas y uno o más enterrados los suelos en las partes más bajas. Por el contrario, en la parte occidental de la cordillera, una alta tasa de elevación combinada con> 1.000 cm, los resultados del MAP en altas tasas de erosión, perfiles de suelo A / R en laderas de meteorización limitado empinadas, y los tiempos de residencia del suelo de 100-200 años.

Algunas de las lecciones aprendidas en los Alpes del Sur aplican al Front Range de Colorado. Una es que la precipitación en esta última zona es similar a la de la parte más seca del área de estudio Alpes del Sur, y el paisaje y los suelos en el Front Range de Colorado parecería similar relativamente estable. Una segunda es que los patrones en toda la cuenca del desarrollo del suelo parecen corresponder con tasas de incisión corriente.

2. configuración regional.

El Front Range de Colorado se eleva bruscamente encima de la sección de Colorado Piedmonte de las Grandes Llanuras (Fig. 1). Este documento se centra en un Colorado Piedmonte a Front Range de Colorado transecto cerca de la ciudad de Boulder. La base de la parte delantera de la montaña es de entre 1.700 y 1.830 m, y la zona oeste de la parte delantera se eleva a aproximadamente 2500 m sobre una distancia de unos 6 km. Más al oeste se encuentran los restos de una superficie

de erosión Terciario diseccionado (Scott y Taylor, 1986; Bradley, 1987). Esta superficie se expresa por crestas concordantes y extensas áreas de terreno bajo relieve que se inclinan suavemente hacia arriba hacia el oeste a unos 2.750 m sobre distancias de alrededor de 10 a 20 km.

Al oeste de la superficie de erosión, las montañas se levantan a la división continental (desde 3.600 hasta 4.100 m) a distancias de unos 10-15 km.

Varios ríos drenan la zona. Al sur se encuentra Coal Creek, que dirige unos 28 kilómetros al este de la Cordillera Central; su cabecera nunca estuvieron glaciadas. Hacia el norte, tanto Boulder e Izquierda Haand Creeeks cabeza justo al este de la Cordillera Central y sus alcances superiores fueron glaciadas durante el Pleistoceno. Boulder Creek fue más ampliamente glaciadas. Los glaciares en ambos drenajes terminados en aproximadamente 2500 a 2700 m, cerca del borde occidental de la superficie de erosión. Todos los arroyos anteriores fluyen en cañones escarpados; el relieve del cañón es alto en las montañas glaciadas, menor cerca del borde occidental de la superficie de erosión, y aumenta a un máximo justo al oeste de la parte delantera de la montaña. El máximo relieve en los cañones es Coal Creek, 660 m; Boulder Creek, 840 m; y de la mano izquierda Creek, a 350 m.

Hay desacuerdo con respecto a la elevación en la que la superficie de erosión formada no se forman cerca de su elevación presente o no se forman a una elevación menor y, posteriormente, ha levantado (Steven et al., 1997 y referencias allí citadas). En cualquier caso, el corte del cañón comenzó hace unos 5 millones de años (Trimble, 1980; Steven et al., 1997).

3. Los perfiles del suelo.

Perfiles de suelos se componen de diversos horizontes, y el tipo de perfil del suelo varía con los factores formadores del suelo (Birkeland, 1999). El O superficial y horizontes "A" son comúnmente altos en materia orgánica y tienen colores característicamente oscuros. Debajo de la O y (o) A, en su mayoría en condiciones boscosas ácidas, es un E horizonte de color claro. El color de este último horizonte indica que la mayor parte del hierro liberado en ella ha sido trasladadas al horizonte B subyacente. Debajo de la A y (o) horizontes E en la mayoría de los entornos, con el tiempo suficiente para que se desarrollen, es un horizonte B.

Hay varios tipos de horizontes B. Un horizonte Bw en esta área generalmente se oxida. Un ejemplo sería un material de matriz de altera tonalidad 2.5Y a un Bw con una tonalidad 10YR. La alteración se debe a la liberación de Fe durante la intemperie. Dado el tiempo suficiente, la acumulación de arcilla es reconocible, y el horizonte se designa Bt. La arcilla o bien ha infiltrado desde horizonte

suprayacente (s) o formados en su lugar. En los regímenes de humedad secos (pastizales en las llanuras de este estudio), la humedad del suelo es suficiente para lixiviar el carbonato del suelo, y se acumula para formar Bk o K horizontes; estos horizontes se forman debajo de la Bw o Bt, o pueden ocurrir como sobreimpresión en el horizonte Bt (por ejemplo, Btk). Seis etapas morfológicas en el desarrollo de horizontes de carbonato se reconocen en el oeste de EE.UU., y el tiempo para alcanzar cada etapa varía con el clima y la tasa de afluencia de Ca enriquecido polvo (Machette, 1985). Las dos primeras etapas (I y II) son horizontes Bk en la que el color del material no carbonatado es claramente visible. Si la acumulación de carbonato es extensa y el carbonato y su color blanco domina el horizonte, el horizonte se designa K (estadios III a VI). En la profundidad es el poco material matriz superficial alterada referido como el horizonte C (Cox si alterado ligeramente y Cu si inalterada). Material parental Roca se designa R, Cr si la roca está degradado y Crt si de arcilla se ha acumulado. Horizontes con evidencia de gleyzación se designan con la letra g (por ejemplo, Bg). En Canadá (Soil Grupo de Trabajo de Clasificación, 1998), si un determinado tipo de horizonte está tan débilmente desarrollado que apenas cumple los criterios para su reconocimiento, le es seguido por la letra j (por ejemplo, Ej o BTJ), una práctica que tenemos adoptada.

4. Factores de formación del suelo, Front Range de Colorado

Jenny (1980) formuló la ecuación general de formación de suelo.

Suelo = f (cl; o; r; p; t; ...;)

Donde cl es el clima, o los organismos, principalmente la vegetación, r pendiente o configuración topográfica, material parental p, el tiempo t durante el cual el suelo se ha formado, y ... factores desconocidos, un común importante de este estudio es polvo en el aire. Cada factor tiene una fuerte influencia sobre el suelo resultante, y el conocimiento de estos factores puede ser usado para predecir las propiedades del suelo en un sitio particular. El clima y la vegetación varía con la altitud en la zona de estudio transecto (Fig. 2). El Colorado Piedemonte cálido y seco con la vegetación de pastizales. Hacia el oeste en las montañas, la temperatura media anual disminuye progresivamente, los aumentos del MAP y la vegetación varía en consecuencia. La mayor parte de la gama se encuentra en los bosques, a excepción de la tundra por encima de unos 3450 m.

Material parental Bedrock en gran parte de la montaña se compone de un núcleo Precámbrico de ígneas y metamórficas de alto grado (Lovering y Goddard, 1950; Tweto, 1979; Braddock y Cole, 1990). Las rocas más antiguas (> 1,7 por [mil millones de años] de edad) son biotita y hornblenda gneis y esquistos; estos fueron intrusionadas por granodiorita (1,7 por) y granito (1,4 por). Los

pequeños cuerpos intrusivos de edad Terciaria (principalmente monzonita y monzonita cuarzo) comprenden una cantidad menor de las rocas ígneas. El Mineral Belt Colorado del Terciario tendencias de mineralización NE -SW por la zona y se cruza el frente cordillera al norte de Boulder; alteración hidrotermal de la base dentro de este cinturón es común. Un afloramiento estrecha de E-inmersión rocas sedimentarias Chapas de la parte frontal de la cordillera, y la pizarra comúnmente subyace en los depósitos superficiales fluviales y otras Cuaternario en las llanuras. El material base para la mayoría de los suelos analizados aquí formado a partir de rocas y depósitos superficiales con alto contenido de feldespato, cuarzo, biotita y hornblenda. La mayor parte de los depósitos son de grava con una matriz de arena, a excepción de las tapas de loess que sean ricos en limo. Las edades de los suelos en toda el área de estudio se pueden estimar a partir de estudios estratigráficos y geocronológicos, tanto en los llanos y montañas. Un conjunto bien expresada, de los depósitos de terraza de río en las llanuras (Fig. 3) tiene fecha y se correlacionó con los métodos de radiocarbono y uranio-series, junto con las cenizas volcánicas de edad conocida, los suelos, y la altura relativa sobre las corrientes. Los depósitos de terrazas inferiores son generalmente aceptados como si hubieran sido depositados durante el Holoceno y las glaciaciones Pinedale y Bull Lake (Madole, 1991).

Hay menos acuerdo sobre el control climático y el momento de los depósitos superficiales mayores. El depósito generalizado más antigua. Pisos del Aluvión Rocky, está a unos 2 Ma (millones de años) (Birkeland et al., 1996). La cronosecuencia de montaña más antiguo se formó en dos depósitos generalizadas hasta de la glaciación Pinedale (más joven, y se asocia con las etapas de isótopos marinos 2 y 4) y hasta de la glaciación Bull Lake (principalmente etapa isotópica marina 6). Ellos son anticuadas y correlacionados por el método del radiocarbono, estimaciones de edad de exposición de isótopos cosmogénicos, los suelos, y las características de la roca de meteorización (Madole, 1986; Madole y Shroba, 1979; Madole et al., 1998; Nelson y Shroba, 1998; Schildgen, 2000 ). Edades locales pertinentes son una edad radiocarbónica de 23,5 ky (miles de años) para el máximo de Pinedale hielo, y una edad de exposición isótopo cosmogónico mínimo de 122 ky para el máximo de los Bull lago de hielo. Un cronosecuencia más joven de la montaña se forma en depósitos de roca glaciar y en cantos graciaricos depositadas por los glaciares que circos re-ocuparon después de la desaparición de Pinedale hielo. La más antigua después de Pinedale hasta es de aproximadamente 12 ky (posible Younger Dryas equivalente), y hay al menos tres más joven avanza Holoceno. Citas y correlacionar de estos depósitos son por el método del radiocarbono, liquenometría, suelos y de rocas-meteorización (Benedict, 1985;. Birkeland et al, 1987;. Davis et al, 1992). Hay pocos datos sobre la influencia de la configuración topográfica en el desarrollo del suelo en el área de estudio, ya que todos los sitios de estudio cronosecuencia de suelos estaban en superficies relativamente planas. Sin embargo, los estudios sobre la catena Holoceno y Pleistoceno de morrenas en otras partes de las Montañas Rocosas sirven como modelo de desarrollo del suelo en las pendientes con el tiempo (Birkeland, 1999, p. 247). Aspecto influye sobre el desarrollo del suelo en los cañones porque tienden E -W, y las zonas bioclimáticas en los cañones están fuertemente influenciada por los aspectos. En cualquier elevación dada, las laderas S-frente son relativamente cálido, y la N-frente fresco, y estas diferencias se reflejan en la vegetación (Veblen y Lorenz, 1991).

5. Distribución de suelos General, Front Range de Colorado.

El patrón general de suelos del área de estudio refleja el impacto de los factores formadores del suelo por encima de (US Departamento de Agricultura, Servicio de Conservación del Suelo de 1975, con los cambios que se corresponden con el más reciente la Taxonomía de Suelos, Conservación de Suelos, 1999). Argiustolls y Paleustolls (A / Bw o Bt / Negro o perfiles K / C) dominan en los llanos. Las montañas boscosas son principalmente Cryalfs (suelos fríos con A / E / perfiles Bt / C) en altas elevaciones y Ustalfs en elevaciones más bajas. Cryepts (suelos fríos con perfiles A / BW / C) están por encima de la línea de árboles. El pH del suelo disminuye con la elevación de aproximadamente 8 en las praderas a 5 y menos en la tundra (Netoff de 1977, la comunicación escrita de 1970; Birkeland et al., 1987). Hay una gran variedad de minerales de arcilla en los suelos de la zona de estudio. Las arcillas que mejor se asocian con las condiciones generales bioclimáticos y geoquímicos son esmectita en los llanos, la vermiculita en el bosque, y la capa de mezcla 1.0 - 1.8- nm, las arcillas sobre la línea de árboles (Netoff, 1977; Shroba y Birkeland, 1983; Birkeland et al ., 1987).

6. cronosecuencias de suelo.

Hemos estudiado cronosecuencias de suelos en tres grandes zonas: las praderas de vegetación utilizando principalmente depósitos fluviales alrededor de 2 Ma y más jóvenes, el montano superior utilizando cantos glaciaricos de las glaciaciones Pinedale y Bull Lake (cerca de 14 -47 y 120 a 160 ky, respectivamente; Nelson y Shroba, 1998), y en la tundra alpina utilizando cantos glaciaricos y depósitos de roca glaciar 12 ky o menos.

6.1. Pastizales cronosecuencia de suelos.

Birkeland et al. (1996) proporcionan la última revisión de los suelos en las llanuras, mucha de la cual se basa en los estudios cuantitativos por Machette (1975, 1977, 1985) y Machette et al. (1976). Una secuencia de suelos característico está presente a través de las llanuras de la zona de estudio (Fig. 4); el carbonato ha acumulado en muchos de los suelos y etapas morfológicas de desarrollo de estos suelos son de Machette (1985, Tabla 2). Los suelos formados en los depósitos del Holoceno (Piney Creek Aluvión y más jóvenes) son los perfiles A / Cu en el depósito más joven, y A / BW / C con o sin un Bk en los depósitos mayores. Overthickened (cumulic) horizontes A, debido a la pedogénesis seguir el ritmo de sedimentación llanura de inundación, son comunes. Algunos de estos últimos horizontes A son varias veces más gruesos que los típicos (noncumulic) horizontes A. Los suelos en Broadway Aluvión (edad Pinedale) tienen perfiles A / BW / C en aluvión de grano grueso, pero los perfiles A / Bt / Bk en grano fino (limosa) aluvión. La morfología de Carbonato es la

fase I en la post-Broadway y suelos más jóvenes. Las diferencias morfológicas con tamaño de grano son un buen ejemplo del efecto del factor material parental, como suelos formados a partir de las (limosas) los materiales más finos de grano tienen suficiente arcilla primaria de agua en el suelo de redistribución hacia abajo para formar un horizonte Bt, y el leve disminución de la permeabilidad es suficiente para causar el carbonato a precipitar en lugar de ser llevado en solución a través del suelo. Los suelos formados en loess considerada la misma edad que el Broadway Aluvión también tienen un perfil / Bt / Bk (Reheis, 1980). Los suelos formados en Louviers Aluvión (Bull Lago edad) tienen un perfil / Bt / Bk con estadio II - III morfología del carbonato. Los suelos en depósitos aluviales de edad avanzada son más rojo, más arcillosos ricos (Fig. 5), y mostrar etapas progresivamente más gruesos, más altos de la morfología del carbonato. El suelo en el Rocky Flats Aluvión (alrededor de 2 Ma) se trata como arcilla rica roja (10R en el horizonte Bt), y carbonato rico en el horizonte K (94%) en cualquier tipo de suelo en la Tierra (Birkeland, 1999). Machette (1985) clasifica a las llanuras cerca de Boulder como una de relativamente baja afluencia del carbonato en comparación con otras áreas en los EE.UU. occidental. Loess Pre-Broadway no están presentes en el área de estudio, ya sea porque fueron depositados sólo en las zonas más al este (Muhs et al., 1999) o, si deposita, que se incorporaron a nivel local en los suelos de los depósitos pre-Broadway (Shroba y Carrara, 1996), o fueron erosionado posteriormente.

El Pisos Aluvión Rocky tiene una edad estimada de alrededor de 2 Ma, basada en gran parte en posición horizontal, edad límite mínimo de los depósitos más jóvenes, y los suelos enterrados (Machette et al, 1976;. Birkeland et al., 1996). La cercana Verdos Aluvión está datado por su asociación con el Lava Creek B Ash; y tiene un A / 5YR Bt / estadio III - IV perfil K (0.64 Ma redated por Lanphere et al., 2002). El período de tiempo entre la deposición del Verdos Aluvión y Pisos Aluvión Rocky está representada localmente por lo menos siete suelos enterrados. El uso de la morfología de este último, su arcilla y el contenido de carbonato, y el hecho de que los componentes magnéticos tanto normales como invertidas están presentes en estos suelos, la edad de los Pisos Rocosas es probable que sea aproximadamente 2 Ma.

6.2. Bosque cronosecuencia de suelos.

La cronosecuencia de bosques consiste en suelos formados en cantos glaciaricos de las glaciaciones Pinedale y Bull lago en el subalpino y bosques montanos superiores, por lo que abarca el último 120 -160 ky (miles de años). Richmond (1960) hizo los primeros trabajos sobre suelos. En este estudio, nos basamos en el trabajo por Madole (1969), Netoff (1977), Madole y Shroba (1979), Shroba y Birkeland (1983), y Madole et al. (1998). El suelo característico de cantos de la glaciación Pinedale tiene una O y (o) A / Ej o E / Bw o Btj / Cox perfil. El matiz del horizonte B es generalmente 10YR, y la mayoría de los clastos en el suelo son protegidas de la intemperie. El contenido de arcilla tiene un contenido máximo de cerca de 10% (<2 mm facción tamaño) y comúnmente disminuye progresivamente al aumentar la profundidad. Esta distribución está pensado para reflejar la infiltración a la baja de polvo en el aire.

El suelo característico de cantos de la glaciación Bull Lake es una O y (o) A / E / perfil Bt / Cox. La Bt comúnmente tiene un tono 7.5YR, contenido de arcilla alcanza un máximo de 16%, y alrededor del 20% de los clastos graníticas y gneísicos biotita rica en el suelo es degradado a grus. En una localidad cerca de Nederland, donde parece superponerse cantos glaciaricos de las glaciaciones Pinedale y Bull Lago, el suelo post-Bull lago enterrado, tiene una morfología similar a la tierra por encima. Interpretamos que esto significa que las principales características morfológicas de los suelos post-Bull lago formado antes de la época en que el hielo Pinedale estaba cerca de su máxima extensión. Es posible que gran parte de este desarrollo del suelo se produjo durante el último período interglacial, cuando el clima en gran parte de América del Norte fue más cálido que el actual (Muhs et al., 2002). Cuando se comparan los suelos más jóvenes que alrededor de 160 ky en las montañas con los de la misma edad en la llanura, se ve muchas similitudes en el desarrollo relativo de propiedades horizonte B (por ejemplo, contenido de arcilla y color).

6.3. Alpino cronosecuencia suelo de la tundra.

La cronosecuencia alpino extiende el tiempo entre aproximadamente 0,3 y 12 ky (Mahaney, 1974; Benedict, 1985; Birkeland et al., 1987). Los depósitos que son 0,3 ky tienen un perfil / Cu fino. Pedogénesis en cada vez mayores depósitos resultados en un A / Perfil de Cox / Cu en 2 ky, y un "perfil A / BW / Cox en 3,5 ky con un tono máximo de 10YR. Color del suelo (croma y valor) se utiliza para diferenciar el Cox horizonte de la Bw. La 12 ky suelos tiene un A / Perfil de Bw o Bt / Cox. La horizontes Bt tienen un contenido máximo de arcilla del 14%, el doble que el horizonte subyacente, y la mayoría tienen una tonalidad 7.5YR (frente 10YR para los horizontes Bw)

Material de grano fino (arena fina y más fino) es prominente en los horizontes A de suelos 2 ky y mayores. Se considera que es un material eólico mezclado con la parte superior de los cantos o

rockglacier depósito subyacente. Datos geoquímicos, indican que parte del material de grano fino se deriva de cuencas semiáridas opuesta al viento desde los suelos alpinos (Muhs et al., 1992). Localmente, se ha translocado y fabrica cubiertas de limo en clastos en profundidad (Burns, 1980) y contribuye a el contenido de arcilla en el horizonte Bt. Comparando el alpino y cronosecuencias de forestales adyacentes, se ve que algunos suelos de la tundra alpina de 12 ky pueden ser tan bien, o mejor, desarrollado que los suelos 20-ky en elevaciones más bajas en el bosque. Son varios los factores que podrían ayudar a explicar esto son (1) una mayor afluencia eólico en el alpino, promover una mayor disponibilidad de finos, (2) una mayor humedad del suelo en algunas partes de la zona alpina debido a la redistribución de viento de la nieve y la posibilidad de fusión de la temporada de arrastre por agua  por grandes cantidades de agua a través del suelo y, posiblemente, (3) una mayor perturbación local del suelo por el árbol de ??tiro en las zonas boscosas.

6.4. Suelo Catena cronosecuencias.

Catena de suelos (toposecuencia) los estudios no se han llevado a cabo en las morrenas en las Montañas Rocosas de Colorado, pero algunos se han hecho en otras partes de las Montañas Rocallosas y el oeste de EE.UU. (revisado por Birkeland, 1999, capítulo 9). Una catena de suelos, consiste en una serie de suelos alineadas cuesta abajo en una forma de relieve para representar morfologías y propiedades del suelo en posiciones clave de pendiente. Si estos suelos son de morrenas de diferentes edades, constituyen una cronosecuencia catena de suelos. Estos estudios pueden proporcionar estimaciones de edad para pendientes y depósitos de pendiente en todo el Front Range de Colorado.

Aunque muchos de nuestros estudios catena se llevaron a cabo en terrenos de artemisa en el oeste de EE.UU., Berry (1987) llevó a cabo una en el terreno boscoso en Idaho.

En general, los suelos de ladera descendentes tienen el mismo perfil de La morfología general como los ladera arriba en la cresta morrena casi plana. En otras palabras, los suelos posteriores a Pinedale tienen horizontes Bw principalmente en todas las posiciones de pendiente, y la mayoría de los suelos post-Bull Lake tienen horizontes Bt en todas las posiciones de pendiente. Cambios pendiente abajo son menos en los suelos después de Pinedale, pero en los post-Bull suelos Lago, tanto en el contenido de arcilla Bt y máxima de arcilla son más pronunciada pendiente abajo y pedogénico contenido de Fe es paralelo al contenido de arcilla con la profundidad.

En algunos estudios de Catena en el oeste de EE.UU., el suelo cumbre es la menos desarrollada de esa cadena. Se espera que la humedad del suelo es de menos en la posición cumbre. El desarrollo relativo de algunos de los suelos de la cumbre es tan débil que nos preguntamos si su desarrollo débil podría deberse en parte a la erosión. Una posible respuesta vino de un estudio post-fuego de una cadena forestal en la Cuenca del Salvaje (McMillan, 1990), a unos 35 km al noroeste de Boulder. El suelo cumbre en áreas quemadas tiene un A / Perfil de Cox / Cu, mientras que los suelos de ladera descendentes tienen / E / pc / Cox perfiles A. Erosión, incluso superficies en casi planas, estaba muy extendida en las áreas quemadas y con el tiempo podría ayudar a explicar estos suelos contrastantes con posiciones catena ..

6.5 . Aplicación de los estudios cronosecuencia y de Catena de suelos del Front Range de Colorado.

Las relaciones de desarrollo de suelos anteriormente pueden ser utilizados para proporcionar un marco de tiempo para el desarrollo de los suelos en el Front Range de Colorado. Por ejemplo, un suelo con una principalmente cumulic Un horizonte denota la formación durante el Holoceno. Los suelos con un horizonte Bw buen desarrollo o una débil horizonte Bt sugieren la formación durante un período de entre 10 ky y mayor que 20 ky. Los suelos con marga A / marrón y arena perfiles Bt /

Cox sugieren el desarrollo del suelo de al menos 50 ky y tal vez, siempre y cuando 150 ky. Por último, los suelos con horizontes Bt que son de color rojo (2.5YR) y tienen arena de textura franco arcillosa, o una clase de textura con más arcilla, denotan la formación sobre varios 100 ky. Curiosamente, estas relaciones son generalmente cierto en toda la cordillera, independientemente de la elevación. Podría ser que otros factores locales influyen en el desarrollo del suelo, tales como aspecto, pero consistentemente mayor grado de desarrollo del suelo con los depósitos estratigráficamente mayores pone de relieve la importancia del tiempo en la pedogénesis en esta área.

7. Distribución del suelo en el Front Range de Colorado.

Los EE.UU. Departamento de Agricultura, Servicio Forestal de Estados Unidos (2001) ha elaborado mapas de suelos del área de estudio a una escala de 1: 24.000, a raíz de una tercera orden de levantamiento de suelos (Soil Survey División de Personal, 1993). Estos mapas muestran una relación general entre los principales suelos y diversos elementos del paisaje (Fig. 6). La mayor parte del terreno montañoso al oeste de Nederland y Ward tiene suelos con A / BW / C y perfiles R (o) en la tundra y O, y (o) A / E / pc / C y (o) los perfiles de R en el bosque. Estos perfiles son ya sea debido a los depósitos de jóvenes (edad Pinedale y cantos glaciaricos del Holoceno y depósitos periglaciares) o, a la erosión en el marco del clima y la vegetación presente o en edad glacial. Rodando la topografía el lecho de roca caracteriza a la tundra barrida por el viento sin glaciación entre valles glaciares. Burns y Tonkin (1982) observaron que los suelos de esta topografía ondulada forman una cadena. La clave para entender estos suelos es la redistribución de viento de la nieve y el polvo (denominado loess como mixta cuando se incorpora en el suelo subyacente). Ambos son mínimo en los altos topográficos y aumentan de grosor al abrigo de los altos. Por lo tanto, los suelos en los máximos son principalmente delgada y, o bien carecen o tienen una capa superficial de loess mixto. Una mayor pendiente abajo la humedad del suelo en las posiciones de las heces se traduce en suelos progresivamente mejor desarrollados y más gruesas, así como una capa superficial loess mixto. En la base de la pendiente, los suelos muestran signos de mal drenaje (perfiles O / BG) y la más gruesa de loess mezclado, transportado de pendiente ascendente, principalmente durante el deshielo. Islas de árboles de abeto-picea son una característica común en la tundra, justo por encima de la línea de árboles. Emigran a favor del viento a una velocidad de aproximadamente 1 -2 m / 0,1 ky (Benito, 1984). Holtmeier y Broll (1992) observaron que la trampa islas tanto la nieve arrastrada por el viento y el material eólico de grano fino, lo que resulta en suelos que están relativamente lixiviados / pc / C perfiles A y tienen una capa superficial de grano fino subyacente. Quemaduras ha señalado que el matiz horizonte B en estas islas de árboles es 7.5YR frente 10YR en la tundra circundante. Sólo en el caso de las islas de árboles se mueven lentos lo suficiente hay tiempo suficiente, para horizontes E para formar (Benito, 2000). Muchos de los suelos en la superficie de la erosión son O y (o) A / Bt / C y perfiles R (o). Estos suelos son extensos en amplias porciones de la superficie de erosión. Hacia el este, la superficie de la erosión consiste en cantos concordantes, y donde las crestas son estrechos los suelos son A / BW / C y perfiles R (o). Curiosamente, estos suelos bien desarrollados con horizontes Bt quedan bien expresadas adyacente a áreas antes cubiertas por el hielo Pinedale

Interpretamos que esto significa que los procesos periglaciares no eran de la intensidad o la duración suficiente para erosionar estos suelos. Si esto es correcto, entonces estas partes de la superficie de erosión se han mantenido estables durante al menos 100 ky. En la superficie de la erosión cerca de Ward (Fig. 6), hay una pequeña área de suelo con una morfología similar a la anterior, excepto que el Bt tiene una tonalidad 2.5YR y una textura arenosa arcilla. Comparando este suelo con los de las llanuras sugiere varios 100 ky de la estabilidad del paisaje para formar un suelo tal. Los suelos en la N-frente contra S-frente lados del valle (US Departamento de Agricultura, Servicio Forestal de Estados Unidos, 2001) proporcionan una oportunidad para comparar la influencia de los aspectos de desarrollo del suelo (Fig. 7). En la tundra, así como en el bosque subalpino, mapas de suelos muestran poca diferencia en La morfología suelo entre Nand laderas S-frente. La mayoría de los suelos anteriores son Cryepts con una secuencia de horizonte similar. Al parecer, la combinación de relativamente alta precipitación y baja temperatura niega el efecto de aspecto. Desde el borde

occidental de la superficie de erosión en la parte delantera de la montaña, los suelos sin embargo, N-enfrentan son principalmente O y (o) A / E / Bt / pc / C y perfiles R (o). Por el contrario, los suelos S-frente tienen A / EJ / pc / C y perfiles R (o) y los horizontes A de estos suelos son más gruesa que la O y (o) horizontes A de los suelos N-frente. Estos perfil contrastan resultado en Cryalfs en las laderas N-frente y Cryolls en las laderas S-frente; si las temperaturas son frígidas en elevaciones más bajas, sin embargo, los suelos se clasifican como Ustalfs y Ustolls, respectivamente. Este contraste en, el desarrollo del suelo perfil podría ser una función de la edad (N-frente depósitos de pendiente son más estables y viejos) o de procesos (horizontes Bt forman más rápido en pendientes, debido principalmente a una mayor humedad efectiva del suelo N-frente). Trabajos de reconocimiento en bicicleta en muchos cortes de carreteras a lo largo de las principales carreteras y la minería en las montañas indica que el desarrollo grus muestra una fuerte relación con el

entorno topográfico y la historia geológica. Clayton et al. (1979) han desarrollado una clasificación de siete clases de meteorización del granito.

Clase 1 es la roca no meteorizada; clase 2 se oxida la roca con angulosos conjunta - uniones planas. Clases 3- 6 se subdividen en la distinción y el redondeo de las uniones planas conjuntas (pasados por clase 5, y esto es aproximadamente donde grus aparece en la secuencia de la intemperie) y la facilidad con que los fragmentos de roca desagregan (desagrega fácilmente en la clase 6). fabrica de la roca 7 exposiciones de clase, pero la meteorización química es avanzaron lo suficiente para formar la arcilla. La primera tarea es asegurarse de que la alteración hidrotermal no se confunda con la erosión superficial. El oeste paisaje de la superficie de erosión es generalmente de clase 1, especialmente la parte que estaba cubierta por los glaciares de Pinedale. De Clase 2 la meteorización es común en todo el resto de la cordillera, lo que sugiere o bien la erosión moderada o un ritmo lento de la intemperie. Por el contrario, al oeste del contacto entre las rocas sedimentarias y el complejo ígneo metamórfico es una banda lineal estrecha de rocas con la clase 4- 6 intemperie. Esto podría ser debido a la más intensa erosión en el margen oriental de la cordillera, o asociación a la intemperie con el paleosuelo formado en granodiorita debajo de las rocas sedimentarias más inferiores (Fuente Formación de edad Pérmico y Pensilvania), estudiada a fondo por Wahlstrom (1948). Nuestra interpretación de la paleosuelos es que se trata principalmente de una sección gruesa de Grus (clase 6 como máximo) (Birkeland et al., 1996).

Sugerimos que la banda lineal de clase 4- 6 grus es o bien una expresión lateral de paleosuelos de Wahlstrom (Grus), o que es una combinación de pre-Fuente de la meteorización del granodiorita realzado por la meteorización durante el Cenozoico tardío. Otras áreas de la clase de espesor 4 - 6 grus han escapado de la erosión a largo plazo por diversas razones, una es la baja tasa de incisión vapor local. Las clases más altas de la meteorización del granito indican paisajes que no se erosionaron rápidamente durante largos períodos de tiempo. No sabemos la tasa de formación grus, pero podemos hacer una estimación considerando la condición de cantos rodados en la cordillera. Los que están en cantos glaciaricos de edad Pinedale son generalmente protegidas de la intemperie, pero algunos en cantos glaciaricos de edad Bull Lago están suficientemente meteorizado para ser de clase 4- 6. Suponiendo esto, la formación grus también puede tener lugar en un suelo formado de la roca y que la mayoría de los suelos son de un mínimo de 1 m de espesor, una gruesa capa de 1 m de grus formado a partir de el lecho de roca granítica o gnéisica probablemente toma un mínimo de alrededor de 100 ky para formarlo .

8. Algunas aplicaciones de suelos del Front Range de Colorado.

Los suelos pueden ser utilizados para estimar las tasas de incisión de los cañones que caracterizan el Front Range de Colorado. Uno puede utilizar las edades de los depósitos de terraza fluvial en las bocas de los cañones, muchos estimado por sus asociados suelos-para estimar las tasas de incisión, y luego comparar estos suelos con aquellos en pendientes laterales del cañón. El uso de los primeros, Dethier et al. (2000) calculó una tasa de incisión de 0.04 m / ky en los llanos en la desembocadura del Boulder Canyon. Schildgen (2000) y Schildgen (2000) y Schildgen y Dethier (2000) utilizaron suelos para ayudar a guiar un radiocarbono y el estudio de isótopos de citas cosmogónico en Boulder Canyon; identificaron depósitos de Holoceno, Pinedale, Bull Lake, y preBull Lake edades. En una knickpoints importante dentro del cañón, calculan una tasa de incisión de 0.15 m / ky. El contraste entre esta tasa más alta y la tasa mucho más baja determinada en las llanuras podría ser debido en parte a la migración aguas arriba de la knickpoints o a la durabilidad de la roca de fondo en o cerca del knickpoints. La mayoría de los suelos en las laderas laterales en Boulder Canyon parecen ser bastante joven, de menos de 20 ky. Esto parece apropiado que los taludes laterales son empinadas, acantilados son comunes, y de las tres corrientes aquí comparados, Boulder Creek tiene el desempeño más alto y fue el más ampliamente glaciated en

sus cabeceras. La próxima gran cañón hacia el norte, de la mano izquierda, tiene una tasa de incisión en la llanura cerca de la parte delantera de la montaña de 0,05 hasta 0,1 m / ky (rango en

los valores se debe a que el depósito fluvial se utiliza como un dato). En la mano izquierda de la barranca, la cabecera no fueron ampliamente glaciada los taludes laterales del cañón son más suaves que las de Boulder Canyon, y suelos con horizontes Bt en pendientes laterales son más comunes. Un cañón importante al sur de Boulder Canyon es el sin glaciación Coal Creek Canyon, donde la incisión en las llanuras en la parte delantera de la montaña es 0.006 m / ky. Los suelos en las laderas del valle cerca de la boca del cañón tienen comúnmente, horizontes rojos ricos en arcilla Bt que sugieren formaron durante varios 100 ky (Birkeland et al., 1996). Por lo tanto, los suelos en pendientes laterales de los cañones se corresponden con tasas de incisión. Coal Creek tiene la tasa más baja de la incisión y los suelos más antiguos en pendientes laterales. Boulder Creek tiene una alta tasa de incisión y los suelos más jóvenes en pendientes laterales. Las diferencias en el desarrollo de los suelos en las laderas laterales en Boulder Canyon y Leeft Haand Cañón podrían estar relacionados con el desempeño más alto, más amplia actividad glaciar, y la migración knickpoints en el primero.

Veblen y Lorenz (1991) han documentado el gran cambio en la vegetación en el Front Range de Colorado durante el siglo pasado. Muchos de los cambios están relacionados con la minería y la tala y quema que acompañó a la minería. Muchas pistas fueron ampliamente devegetated. Estudio de Reconocimiento de los cortes de carreteras a lo largo de muchos caminos mineros en las montañas a través de bicicletas revela ni extensa erosión generalizada (lo suficiente para eliminar los horizontes A en estado estacionario que tienen varios miles de años en formarse) ni deposición (suelos enterrados) en estas áreas perturbadas. Estas observaciones sugieren que las laderas de las montañas fuera de los sitios minados no respondieron a las perturbaciones causadas drásticamente por las actividades humanas. Cambio climático cuaternario puede ser descifrado en algunos suelos. Shroba y Birkeland (1983) señalan la presencia de vermiculita y un alto grado de illita (mica) la meteorización en los suelos ya 100 m sobre la línea de árboles. Porque la vermiculita es un indicador de los bosques (Netoff, 1977; Shroba y Birkeland, 1983), estos datos sugieren una línea de árboles más altos que presente algún momento durante el Holoceno. Organo-cutanes son manchas oscuras marrones orgánicos que se forman en el envés de las piedras en la parte inferior del horizonte B y en el horizonte C de los suelos alpinos que carecen de la capa de nieve excesiva (Burns, 1980; Benedict, 2000, Apéndice B). Burns y Davenport (1988) observan estas manchas en los suelos forestales en elevaciones tan bajas como 2.735 m, lo que sugiere que se formaron en los suelos alpinos durante el descenso de la línea de árboles superior de más de 700 m de la edad glacial. Esta interpretación es coherente con los datos de polen que sugieren 500-800 m de línea de árboles bajando durante la glaciación Pinedale (Legg y Baker, 1980; Madole, 1986). Horizontes E Fuertemente desarrollados que persisten en la parte delantera de la montaña podrían ser en parte un legado de climas glaciales, y los perfiles intactas sugieren poco ??tiro árbol. Por último, los horizontes Btk son comunes en las llanuras; esta mezcla de agotamiento de carbonato y acumulación en el mismo horizonte podría reflejar la lixiviación durante el clima glacial y la acumulación durante el clima interglacial, respectivamente. Las tasa de acumulación de carbono y su almacenamiento en los suelos son temas importantes en los estudios actuales de ciclismo biogeoquímicos. Estas tendencias son mejor estudiados por los estudios cronosecuencia de suelos. Bockheim et al. (1998) han tomado los datos de nuestros estudios en el Front Range de Colorado, la Cordillera de Wind River de Wyoming, y los Alpes del Sur de Nueva Zelanda para hacer curvas de acumulación comparativos para ambientes alpinos. Los suelos de Nueva Zelanda se acumulan carbono más rápido y alcanzan niveles más altos de contenido de carbono, y los del Front Range de Colorado rango más alto en tanto

cuentas que las de la cordillera Wind. Necesitamos más de estos tipos de datos para muchos otros entornos, como los de los bosques de la Cordillera Frontal de Colorado. El desarrollo del suelo perfil puede utilizarse para estimar a largo plazo (20 a 100 ky) tasas de descenso del paisaje (denudación). Perfiles A / Bt / C, como los relacionados con la superficie de erosión, son los mejores para la colocación de amplios límites en las tasas de denudación. Estos suelos tienen alrededor de 100 ky para formarlo y por lo general la base del horizonte Bt está cerca de 1 m de profundidad. Por lo tanto, para preservar un perfil tal, de denudación tuvo que ser mucho menor que 1 m / 100 ky (0,01 m / ky), y quizás no más de 0,1 m / 100 ky (0,001 m / ky). Esas pequeñas áreas de suelos con rojos, horizontes Bt arcillosos ricos tendrían una tasa aún más baja de de denudación. Al comparar la tasa de de denudación último por la superficie de la erosión (0.001 m / ky) con la tasa de la incisión de Boulder Canyon mencionado anteriormente (0,04 m / ky) sugiere que relieve en Boulder Canyon está aumentando. Las montañas al oeste de la superficie de erosión, fuera de las áreas cubiertas por glaciares Pinedale, se caracterizan por O y (o) A / BW / C y (o) R perfiles de suelo. Un posible escenario de denudación es que estos suelos formados en los últimos 10 -20 ky siguientes de denudación suficientemente rápido durante la glaciación Pinedale, que han eliminado los suelos preexistentes. Suponiendo 1-m perfiles profundos, su conservación requiere una tasa de de denudación mucho menor que 0,05 -0,1 m / ky, quizás tan bajo como 0,005 a 0,01 m / ky. Esta tasa de de denudación este último es mayor que la estimada para áreas caracterizadas por suelos con perfiles A / Bt / C porque horizontes Bw forman más rápidamente que los horizontes Bt. Esta última rango coincide con la calculada por Caine (1984; comunicación personal en Thorne y Loewenherz, 1987) para el Green Valley tundra cubierta de Lagos, al sur de Niwot Ridge. Niwot Ridge es un amplio, suavemente ondulado cresta por encima de la línea de árboles, con una elevación máxima de unos 3.700 m. Se caracteriza por perfiles de suelo A / BW / C (Burns y Tonkin, 1982). Solifluxión y las heladas fluencia han participado activamente en el movimiento de materiales superficiales ladera abajo durante el Holoceno (Benito, 1970) Bovis y Thorn (1981) midieron la erosión contemporánea sobre Niwot Ridge y tasas de denudación calculados. Si extrapolamos sus tasas durante un período de tiempo más largo, la tarifa para el prado tundra sería 0,01 m / ky (1 m / 100 ky), y que por el prado seco sería 0,1 m / ky (10 m / 100 ky) . Estos altos valores nos hacen sospechar que estas tasas medidas no deben extrapolarse tan atrás en el tiempo. Los autores anteriores, así como Caine (1974) utilizaron las tasas de transporte (1970) de superficie de material de Benedict, más tomadas en sitios que eran bastante activo, para calcular una tasa de de denudación de 0.01m / ky (1 m / 100 ky). Todos estos índices disponen de problemas asociados con ellos, y una cosa importante es la acumulación de finos por el viento, que producen un resultado opuesto al de de denudación.

Las tarifas de de denudación de las montañas al oeste de la superficie de la erosión (0,005 a 0,01 m / ky) y para Niwot Ridge, (0.01 m / ky) parecen razonables en comparación con otras tasas de erosión de radionucleidos cosmogénicos en el cercano Front Range de Colorado. Small et al. (1997) calcular tarifas de tores y una gran roca de 0.007 -0.008 m / ky. Estas características son fechados en las superficies de la cumbre por encima de línea de árboles, en 3575 -3734 m. Las tasas de erosión de res deben considerarse un mínimo, ya que son un bajo características, aislada en un terreno bajo relieve. Las tarifas son más bajas que las de Dethier et al. (2002) quien determinó 0,018 a 0,030 m / ky para el sedimento removido de pequeños (<50 km2), las cuencas de captación no glaciares sobre el lecho de roca granítica y gnéisica en el norte de Front Range de Colorado y el Laramie y Medicine Bow Rangos del sur de Wyoming.

9. Resumen

Los suelos reflejan la configuración geomorfológica del Front Range de Colorado. Las Front Range es un rango de edad, con cañones cortados durante el último 5 mi. Glaciación afectó a la región del oeste o la tercera parte de la cordillera al este de la Cordillera Central. MAP se duplica desde la

llanuras que la brecha y MAT disminuye 14 jC en la misma distancia; estas diferencias ambientales dan lugar a contrastes en los perfiles del suelo. Estudios cronosecuencia de suelos ayudan a identificar las superficies y los depósitos que han sido estables durante el Holoceno, por alrededor de 20, 100, y varios 100 ky en las montañas, y por el tiempo que unos 2 mi en las llanuras. En comparación con un rango tectónicamente activa, como los Alpes del Sur de Nueva Zelanda, los suelos en el Front Range de Colorado, en las laderas de transporte limitado predominantemente indican que este último es geomorfológicamente bastante estable, y lo más similar a las partes más secas de los Alpes del Sur.

El trabajo futuro podría concentrarse en cómo los patrones de suelo de desarrollo se relacionan con la actividad geomorfológica con la elevación en el Front Range de Colorado (Caine, 1984). Aplicaciones de los suelos incluyen (1) ayudar a estimar las tasas de incisión de flujo en los cañones; (2) la vinculación de estos últimos a los patrones de los suelos en laderas del cañón siguiendo el modelo que Tonkin y Basher (1990) desarrollaron en los Alpes del Sur de Nueva Zelanda; (3) la evaluación de la estabilidad del paisaje tras la interrupción que acompaña a la minería; (4) la evaluación de los efectos del Cuaternario paleoclima en el paisaje, así como en el desarrollo del suelo; y (5) la estimación de tasas de denudación a largo plazo.