Sismoestratigrafía marina y estudio hidrosedimentológico del sector interno del estuario de Bahía Blanca, provincia de Buenos Aires

Abstract

Los estuarios son ambientes transicionales dentro de una región costera y, a la vez, son altamente complejos y sensibles a las variaciones del nivel del mar. Tal como el caso del estuario de Bahía Blanca (EBB), al sur de la provincia de Buenos Aires (Argentina) interactúan diversos elementos dinámicos, como es el efecto de las corrientes de marea, los aportes de agua dulce y el balance de sedimentos de origen marino y terrígeno. En este sentido, el objetivo principal de esta tesis doctoral es realizar un análisis sismoestratigráfico e hidrosedimentológico de las unidades cuaternarias y pre-cuaternarias en el subfondo y fondo del EBB. La investigación se centra especialmente en el sector interno del estuario, buscando correlacionar sus hallazgos con estudios previos sobre las áreas media y externa, así como con el sector continental adyacente. Se plantea que los depósitos en el subfondo marino presentan diferencias significativas con respecto a las unidades sismoestratigráficas de las otras áreas analizadas, debido a la paleo-topografía modificada por procesos de erosión, deposición y tectónica durante el Neógeno-Cuaternario. La evolución de las unidades depositacionales se vincula a cambios en la línea de costa, influenciados por la glacio-eustasia, la tectónica andina, el clima y las variaciones en la distribución y transporte de sedimentos. Asimismo, se propone estudiar y vincular la configuración geológica-geomorfológica actual del estuario con la evolución de la línea costera partiendo del Neógeno y de las condiciones hidrodinámicas respecto de la morfología de los canales y la disponibilidad de sedimentos, así como su vínculo con las actividades humanas. Para llevar a cabo este análisis, se realizaron campañas marinas, labores de laboratorio y procesamiento de datos. Se aplicaron métodos indirectos como sonar de barrido lateral, perfiladores acústicos de corriente Doppler y perfiladores sísmicos de alta resolución para mapear las características del subfondo marino y las propiedades sedimentarias, junto con la extracción de muestras del fondo y subfondo.

Los resultados clave incluyen la interpretación de cuatro superficies de reflexión sísmica y el basamento acústico. Ello permitió definir cinco unidades estratigráficas sísmicas (S0, S1, S2, S3, S4) y cuatro cortejos sedimentarios asociados, ayudando a desarrollar un modelo evolutivo de deposición en cuatro estadios. Este proceso de evolución estuvo relacionado con fluctuaciones del nivel del mar posterior al Mioceno, influenciado por la reestructuración andina, cambios climáticos y variación en el aporte y energía del transporte sedimentario. Además, se caracterizó la sedimentología y los rasgos geomorfológicos del estuario, estableciendo la distribución de cinco tipos de fondos, según erosión o sedimentación. Respecto a las velocidades de las corrientes de marea, las mismas mostraron variaciones significativas entre flujo y reflujo, siendo más elevadas durante el reflujo, con complejos patrones de circulación secundaria. En conclusión, esta tesis enriquece el conocimiento sobre las variaciones del nivel del mar en el estuario EBB, integrando análisis estratigráficos marinos con formaciones continentales y proporcionando información sobre los procesos tectónicos y condicionantes en la paleotopografía y los procesos erosivos y depositacionales, así como sus implicaciones hidrodinámicas actuales, cuyo tratamiento en la comunidad científica es acotado y poco sistémico.

Estuaries are transitional environments within coastal regions and are highly complex and sensitive to sea level variations. In the case of the Bahía Blanca estuary (EBB) in the southern province of Buenos Aires, Argentina, various dynamic elements interact, including the effects of tidal currents, freshwater contributions, and the sediment balance from marine and terrestrial sources. In this context, the primary objective of this doctoral thesis is to conduct a seismostratigraphic and hydrosedimentological analysis of the Quaternary and pre-Quaternary units in the sub-bottom and bottom of the EBB. The research focuses primarily on the internal sector of the estuary, seeking to correlate its findings with previous studies on the middle and external areas, as well as the adjacent continental sector. It is proposed that the deposits in the seabed exhibit significant differences compared to the seismostratigraphic units of the other analyzed areas, due to the paleotopography modified by erosion, deposition, and tectonic processes during the Neogene Quaternary. The evolution of depositional units is linked to changes in the coastline, influenced by glacial eustasy, Andean tectonics, climate, and variations in sediment distribution and transport. Likewise, this study proposes to examine and link the current geological and geomorphological configuration of the estuary with the evolution of the coastline since the Neogene, as well as the hydrodynamic conditions related to channel morphology and sediment availability, including its relationship with human activity. To conduct this analysis, marine campaigns, laboratory work, and data processing were undertaken. Indirect methods such as side-scan sonar, acoustic Doppler current profilers, and high-resolution seismic profilers were employed to map seafloor characteristics and sedimentary properties, along with bottom and sub-bottom coring. Key results include the interpretation of four seismic reflection surfaces and the acoustic basement, which allowed for the definition of five seismic stratigraphic units (S0, S1, S2, S3, S4)

and four associated system tracts. This facilitated the development of an evolutionary model of deposition in four stages. The evolutionary process was related to fluctuations in sea level following the Miocene, influenced by Andean restructuring, climate change, and variations in sediment contribution and transport energy. Additionally, the sedimentological and geomorphological characteristics of the estuary were characterized, establishing the distribution of five types of substrates based on erosion and sedimentation. Regarding the speeds of the tidal currents, significant variations were observed between ebb and flow, with higher speeds during ebb and complex secondary circulation patterns. In conclusion, this thesis enriches our understanding of sea level variations in the EBB estuary by integrating marine stratigraphic analysis with continental formations and providing information on tectonic processes and their influence on paleotopography, as well as erosional and depositional processes and their implications for current hydrodynamics, which are not extensively addressed in the scientific community.