tema 2 geodinámica interna
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GEOSFERA
Geodinámica interna
Estructura de Tierra. Modelo
dinámico y geoquímico.
• El interior de la Tierra se
caracteriza por un aumento
gradual de temperatura, presión y
densidad con la profundidad.
• La temperatura y la presión van a
afectar al comportamiento
mecánico de los materiales
terrestres.
DISCONTINUIDADES TERRESTRES
Cambios en la velocidad de propagación de las ondas
sísmicas P y S se van a corresponder con un cambio
en la densidad del medio atravesado por ellas. Estas
zonas donde se producen los cambios se denominan
discontinuidades, y van a determinar las diferentes
capas que componen la Tierra.
- Discontinuidad de Mohorovicic: aumenta la velocidad de las ondas P y S.
Va a separar la corteza del manto.
-Discontinuidad de Gutenberg (a los 2900 Km), se va a producir la
disminución de la velocidad de las ondas P y la desaparición de las S, lo que
supone que el núcleo externo se encuentra fundido. que separa el manto del
núcleo. Separa el manto del núcleo
- Discontinuidad de Lehman: s e produce un aumento súbito de la velocidad
de las ondas P, que se interpreta como un aumento en la
rigidez, distinguiéndose un núcleo externo fundido y otro interno sólido.
MODELO GEOQUÍMICO (basado en la
composición química)
a.- CORTEZA:
Presenta notables variaciones de espesor. Formada por dos unidades
diferentes, con distintas densidades, diferentes tipos de rocas, y estructuras
completamente diversas.
1.- Corteza oceánica: aparece estratificada en tres niveles:
-nivel 1; sedimentos, su espesor es mínino cerca de las
dorsales y máximo en los bordes de los continentes
-nivel 2; basaltos.
-nivel 3; gabros sobre las que se han depositado los sedimentos).
La edad media es de 180 millones de años, y su densidad 3 gr/cm3.
2.- Corteza continental: se trata de un conjunto caótico de rocas
plutónicas, volcánicas y sedimentarias, metamorfizadas en diferentes
grados, más intenso a mayor profundidad.
Contiene rocas muy antiguas, de cerca de 4000 millones de años. La
densidad media es de 2 7 gr/cm3.
b.- MANTO
Formado por peridotitas.
Comprende más del 82% del volumen de la Tierra.
Se distinguen tres capas:
Manto superior, empieza en la discontinuidad de Moho. Formada por
peridotita, roca que cuando se funde da lugar al basalto y al gabro de la corteza
oceánica.
Manto de transición; se considera una capa intermedia entre los dos mantos.
Manto inferior; llega hasta los 2900 Km. Los materiales deben tener una
composición química muy compleja y sólo se conocen en líneas generales, su
plasticidad. Se supone que está formada por silicatos y óxidos de hierro y
magnesio, con una gran densidad. Importante el nivel D.
c.- NÚCLEO
La temperatura puede superar los 6700º C.
Según los datos sísmicos tiene densidades entre los 10-13 gr/cm3. Parece ser
que está formado por sulfuros de hierro. También aparece níquel.
Aparece dividido en núcleo externo e interno. Su división se basa en sus
diferentes estados. El núcleo externo está fundido, y su circulación genera el
campo magnético de la Tierra. El núcleo interno se comporta como un sólido.
MODELO DINÁMICO: basado en el
comportamiento de los materiales
a.- LITOSFERA:
Comprende CORTEZA + PARTE SUPERIOR DEL MANTO. Llega
hasta el canal de baja velocidad (astenosfera).
Hasta ahora, se consideraba que la litosfera llegaba hasta la
astenosfera o canal de baja velocidad. Hoy en día su presencia está en
entredicho, si bien existe puntualmente en algunas zonas del planeta, pero
no se trata de una capa universal.
b.- MESOSFERA:
Desde la litosfera hasta el núcleo externo. En ella aparecen corrientes
de convección. Es sólida, pero su comportamiento es plástico y permite el
movimiento de los materiales.
c.- NÚCLEO:
Incluye el núcleo externo, que es fluido, por lo que en su interior se
produce también convección, y el núcleo interno, que es sólido y rígido.
Teoría compuesta por una variedad de ideas que explican el movimiento de la litosfera terrestre por medio de los mecanismos de subducción y de expansión del fondo oceánico.
Esta teoría se ha convertido en la base sobre la que se consideran la mayoría de los procesos geológicos.
Según el modelo del TdP, la litosfera se comporta como una capa sólida y rígida. Además está rota en numerosos fragmentos, denominados PLACAS LITOSFÉRICAS que están en continuo movimiento y cambian de forma y tamaño. Se conocen siete placas principales (formadas por litosfera oceánica o mixta). También existen placas de menor tamaño y microplacas.
Tectónica de Placas
Las placas litosféricas se mueven a velocidades muy
pequeñas, pero suelen ser continuas.
El movimiento es impulsado por la distribución desigual
del calor en el interior de la Tierra (corrientes de
convección).
Los roces entre placas van a generar
terremotos, volcanes y deforman grandes masas de
rocas. Se consideran tres tipos de bordes:
• Bordes divergentes, distensivos o constructivos
• Bordes convergentes, compresivos o destructivos
• Bordes deslizantes, transformantes o pasivos
Tectónica de Placas
Tectónica de Placas
Bordes divergentes, distensivos
o constructivos
Las placas se separan.
Se crea litosfera oceánica.
Se sitúa a lo largo de las dorsales
oceánicas.
El material fundido que asciende
sale por la fractura y se enfría
formando roca volcánica
(basalto), produciéndose así la
expansión del fondo oceánico.
Vulcanismo importante y en
general poco explosivo, terremotos
someros.
El grosor y la densidad de la
litosfera oceánica depende de su
edad.
Ciclo de Wilson
Bordes
convergentes, compresivos o
destructivos:
Destrucción de litosfera
oceánica mediante subducción.
Aparición de fosas submarinas.
Terremotos y vulcanismo
importante.
Plano de Benioff
Bordes pasivos
Ni se crea(?) ni se destruye
litosfera oceánica.
Asociado a fallas transversales.
No vulcanismo, terremotos
someros
Litosfera oceánica
subduce
bajo litosfera continental
Orógenos de tipo andino.
Formación de un prisma de
acreción importante.
Vulcanismo explosivo y
terremotos profundos e
importantes.
Plano de Benioff de 45º
Fosas menos profundas
que en los arcos islas.
Ejemplo: Cordillera de los
Andes (Placa de Nazca
subduce bajo la placa
Sudamericana).
Litosfera oceánica subduce bajo litosfera
oceánica. Arco-isla
Vulcanismo importante con formación de islas en
forma de arco.
Pequeño prisma de acreción.
Fosas profundas.
Plano de Benioff de hasta 90º
Terremotos importantes
Ejemplos:
Japón, Filipinas, Aleutianas, Marianas, Antillas
Menores, Kuriles.
BORDES DESTRUCTIVOS. ORÓGENOS
Colisión entre márgenes continentales.Orógenos de
tipo alpino.
Cuando convergen dos placas que llevan corteza
continental, el resultado es una colisión entre dos
placas continentales.
Plagamiento de los sedimentos acumulados en los
márgenes continentales, formando una nueva cordillera
La zona que delimita el choque se denomina sutura.
Ejemplos: Alpes, Urales, Pirineos, Himalaya, Sierras
Béticas…
PUNTOS CALIENTES
Si existe una pluma ascendente de material del
manto y ese material se funde a medida que entra en
zonas de menor presión puede salir y formar forma
un área volcánica conocida como punto caliente. La
placa se va moviendo pero el punto se encuentran en
el mismo sitio. Las islas también se mueven, de ahí
la aparición de un rosario de islas. Ejemplos:
Hawai, Parque Nacional de Yellowstone.
CICLO DE WILSON
Ascenso de material caliente desde el manto
abombando la corteza que adelgaza y estiran la
corteza, hasta que se fragmenta (formación de
fallas y de vulcanismo (Kilimanjaro, Monte
Kenia).
Se forman valles alargados limitados por fallas
denominados rifts o valles de rifts.
Creación de corteza oceánica danda o lugar un
mar lineal estrecho con ( tipo Mar Rojo).
Expansión oceánica y ampliación del océano
(océano tipo Atlántico).
Aparición de zonas de subducción y
destrucción de corteza oceánico (tipo Pacífico)
Colisión continental
PROCESOS GEOLÓGICOS
INTERNOS Y SUS RIESGOS
• ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA: origen y mecanismos de transmisión
Tres procesos importantes han contribuido al calor interno de la Tierra:
• calor emitido por la desintegración radioactiva de los isótopos de uranio, torio y potasio, sobre todo este último.
• El calor liberado cuando el hierro cristalizó para formar el núcleo interno sólido.
• Calor liberado por la colisión de meteoritos durante la formación de nuestro planeta (calor primordial).
– Flujo térmico: conducción y convección
Corrientes de convección:
Actualmente se piensa que las plumas de rocas supercalientes se generan en el límite núcleo-manto, más concretamente en la zona conocida como nivel “D”, desde donde ascienden lentamente hacia la superficie. Estas plumas ascendentesserían la rama caliente del flujo ascendente en el mecanismo convectivo que actúa en el manto. Se piensa que en los bordes de placa convergente, donde están siendo subducida litosfera oceánica fría y densa, se produce el flujo descendente.
Mecanismos de transmisión
del calor
• La deformación son los cambios en forma y volumen que experimenta una roca. Los pueden causar:– Presión de confinamiento
– Esfuerzos diferenciales (compresivos, distensivos y de cizalla).
Tipos de deformación:
- Deformación plástica (PLIEGUES)
- Deformación elástica
- Frágil. Rotura de materiales (FALLAS Y DIACLASAS)
Deformación de los materiales:
pliegues y fallas
VULCANISMO
• Los volcanes son fracturas por las que el magma sale al exterior.
• La distribución geológica de los volcanes no es aleatoria. Se sitúan en los límites de placas:– sobre todo en las zonas de subducción, que
constituye el “Cinturón de fuego del Pacífico”.
– en las dorsales oceánicas (Islandia)
– en zonas de intraplaca:
Presencia de punto caliente (Hawai)
Presencia de fracturas o puntos débiles de
la litosfera (Islas Canarias).
PARTES DE UN VOLCÁN
• Las partes de un volcán típico son:
– Cráter: orificio por donde sale la lava al exterior. Si tiene más de 1 Km de diámetro se le denomina caldera.
– Cono volcánico: montículo que se forma por la acumulación e los materiales volcánicos.
– Cámara magmática: lugar en el que se almacena el magma antes de salir al exterior.
– Chimenea: conducto por el que sale la lava desde la cámara magmática hasta el cráter.
– Columna eruptiva: altura que alcanza los materiales durante la erupción.
– Colada de lava: ríos de lava
– Cono parásito: cono secundario de un volcán que suele emitir gases (fumarolas).
Actividad volcánica
La actividad volcánica corresponde a los distintos tipos de erupciones quepueden darse en un volcán. A su vez dan lugar a los distintos tipos deedificios volcánicos.
Un mismo volcán puede variar su tipo de actividad de una erupción a otra.
La peligrosidad de un volcán variará en función del tipo de actividad quetenga y esto a su vez depende de tres factores característicos del magma:
1. Temperatura
2. Cantidad de gases
3. Viscosidad
Materiales que expulsa un volcán
GASES:
H2O, CO2, SO2, H2S, Cl2, H2,…
Según estos gases puedan escapar con mayor o menor dificultad del magma, cambia la peligrosidad de la erupción
Facilidad de
escape
Violencia de
la explosión
Materiales que expulsa un volcán
LÍQUIDOS
Son las coladas de lava, es decir, el magma una vez que alcanza la superficie y pierde los gases.
Su peligro depende de la viscosidad
Viscosidad Peligro
Materiales que expulsa un volcán
SÓLIDOS: También llamados piroclastos.
BombasCenizas Lapilli
Aumento de tamaño
Tipos de magmas
Tª SiO2 Densidad ExplosividadViscosidad
Básicos
Ácidos
Intermedios
-50%
+65%
Tipos de erupciones volcánicas
• HAWAIANA: BAJA PELIGROSIDAD, LAVAS MUY FLUIDAS.
• ESTROMBOLIANA: PELIGROSIDAD LIGERA, PRESENCIA DE PIROCLASTOS, COLUMNA ERUPTIVA DE GRAN ALTURA
• VULCANIANA: EXPLOSIVIDAD MEDIA, GRAN CANTIDAD DE PIROCLASTOS, COLUMNAS ERUPTIVAS DE GRAN ALTURA, A VECES ERUPCIONES FREATOMAGMÁTICAS
• PLINIANA O PELEANA: PELIGROSIDAD MUY ELEVADA, EXPLOSIONES VIOLENTAS DE PIROCLASTOS, ERUPCIONES FRATOMAGMÁTICAS MUY FRECUENTES, NUBES ARDIENTES, CALDERAS Y LAHARES
RIESGOS
PELIGROSIDAD
• ERUPCIONES FREATOMAGMÁTICAS
• NUBES ARDIENTES
• FORMACIÓN DE LAHARES
• FORMACIÓN DE DOMOS VOLCÁNICOS
•FORMACIÓN DE UNA CALDERA
• TSUNAMI
•MOVIMIENTOS DE LADERAS
EXPOSICIÓN
Las áreas volcánicas suelen estar superpobladas debido a que los
volcanes proporcionan tierras fértiles, recursos minerales y energía
geotérmica
VULNERABILIDAD
Cuantificación de daños
• Planificación de los riesgos volcánicos
Medidas de predicción: debe conocerse a fondo la historia de cada volcán tanto la
frecuencia de las erupciones tiempo de retorno) como la intensidad de las misma.
Presencia de radón que proviene de la cámara magmática) y una serie de síntomas que
indican el comienzo de una erupción: pequeños temblores y ruidos, cambios producidos
en la topografía, aumento del potencial eléctrico de las rocas, alteraciones del campo
magnético local. Realización de mapas de peligrosidad y de riesgo.
Medidas de prevención y corrección:
Cambios del curso de coladas de lavas y lavas mediante la construcción de muros o
zanjas.
Realizar drenajes de los lagos formados en los cráteres para evitar las coladas de barro.
Construcción de edificios semiesféricos o de tejados muy inclinados para evitar su
hundimiento por acumulación de cenizas y piroclastos.
Refugios incombustibles contra las nubes ardientes
Contratación de seguros para cubrir las pérdidas
Instalar sistemas de alarmas, y planificar los lugares y las normas que hay que seguir
para la evacuación de la población en caso de emergencia.
Ordenación del territorio, prohibiendo o restringiendo las construcciones en zonas de alto
riesgo.
SISMICIDAD
Un terremoto es una vibración de la
Tierra producida por una rápida liberación
de energía. La energía liberada se
transmite por todas las direcciones desde
su origen, el foco o hipocentro.
Es a lo largo de las fallas asociadas
con los bordes de placa donde se
producen la mayoría de los terremotos.
Ondas sísmicas
Profundas: Se propagan por el interior de la tierra a partir del
hipocentro.
• Primarias (P): Las moléculas se comprimen, son las más rápidas y
atraviesan sólidos y fluidos.
• Secundarias (S): Mas lentas, son sacudidas perpendiculares al
sentido de desplazamiento, no atraviesan fluidos.
Superficiales: consecuencia de la interacción con la superficieterrestre de las ondas profundas. Son las que causan los mayoresdestrozos. Hay de dos tipos L y R .
Riesgos sísmicos y planificación antisísmicaEn la actualidad, la situación de alto riesgo ha aumentado mucho
debido a la gran exposición que existe. Además, la vulnerabilidad de
muchas de estas ciudades es elevada, debido a que las construcciones
no protegen suficientemente. Estos factores van a multiplicar la
peligrosidad de los terremotos.
Para evaluar estos fenómenos, se utilizan dos escalas, una que mide
la intensidad y otra la magnitud.
Intensidad: se podría definir como la capacidad de destrucción
de un terremoto y los efectos que provoca. Se trata de una
escala subjetiva. Se utiliza las escala de Mercalli, en la cuál se
establece 12 grados, en número romanos, el menos es el I,
donde no se percibe nada y el mayor es el XII, completamente
devastador.
Magnitud: es la energía liberada por el terremoto. Se mide con
la escala de Ritcher. Se valora de 1-10 grados, aunque la
escala puede ser infinita.
Daños originados por los seísmos.
Los más importantes son:
• Tsunamis;
• Licuefacción;
• Inundaciones;
• Incendios;
• Deslizamientos de tierras
• Daños en los edificios;
• Daños en las vías de comunicación
• Epidemias;
Métodos de predicción
La predicción de los seísmos a corto plazo es un
problemas sin resolver. Resultan eficaces los mapas de
peligrosidad y de exposición. Estos mapas se realizan
con el registro histórico.
Algunos de los precursores sísmicos son:
• Elevaciones del terreno;
• Cambios en la conductividad eléctrica y en el
campo magnético local;.
• Incremento de la cantidad de radón
• Aumento de la cantidad de microseísmos locales;
Cambio en el comportamiento de algunos animales
La localización de fallas activas es un método eficaz, ya
que el 95% de los terremotos están asociados a ellas, y
se detectan fácilmente con imágenes de satélites.
Medidas preventivas antisísmicas
Las principales actuaciones serán:
- una buena ordenación del territorio (limitando e incluso prohibiendo construir en zonas de riesgos)
- construcciones sismorresistentes (viviendas, puentes ...).
- Conducciones de gas y agua han de estar reforzados con juntas flexibles para evitar roturas, o que se cierren automáticamente.
- Si no es posible cimentar en estrato rocoso, se han de construir casas bajas de materiales ligeros, como madera. Sin embargo, hay riesgo de incendio.
- Hay que evitar el hacinamiento de los edificios, dejando espacios amplios entre los mismos, así se intenta disminuir las muertes por desplome.
- Se debe también edificar en terrenos planos, evitando las zonas de taludes.
- Es fundamental un plan de emergencia y un plan de evacuación, con la realización de simulacros. También, el establecimiento de seguros.
Áreas de riesgo mundiales
En general, se distinguen tres grandes zonas:
Cinturón circumpacífico;
Cinturón mediterráneo hasta Indonesia;
Cinturón atlántico-índico y pacífico;
.
ÁREAS DE RIESGO EN ESPAÑA: La zona más
afectada por los seísmos es el sur de la Península.
La explicación está en el movimiento que hay entre
las placas Africana y Euroasiática, cuya sutura
recorre desde las Azores hasta el sur de
Italia, pasando por el Estrecho de Gibraltar.
Además de Andalucía y el Levante, existen otras
zonas sísmicas históricas como los Pirineos, y la
costa occidental portuguesa, Galicia y el Cantábrico.