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TEMA 6 GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS

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TEMA 6

GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS

Guion del tema:

1. La Geosfera como sistema.

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2. Estructura y composición de la Tierra.

3. Procesos internos. Dinámica y Riesgos

3.1. Tectónica de placas.

3.2. Procesos sísmicos.

3.3. Procesos volcánicos.

3.4. Deformaciones tectónicas

1. LA GEOSFERA COMO SISTEMA

La geosfera es el sistema de mayor tamaño y soporte de los demás sistemas (hidrosfera, atmósfera y biosfera) situados sobre su parte más superficial. Es la parte sólida del planeta, también es la fuente de recursos energéticos (como los combustibles fósiles y el uranio) y minerales (rocas y minerales). Básicamente está formada por minerales y rocas dispuestas en capas.

Se encuentra en equilibrio dinámico, ello se debe a que actúan dos tipos de energía.

- Energía que tiene su origen en el interior de la Tierra: energía geotérmica, que procede de:

Desintegración de los materiales radiactivos (uranio, radio, talio,...). Calor residual o remanente que se desprendió en los procesos de formación de la

Tierra, y que conserva la Tierra desde su formación.

Las rocas son, en general, malas conductoras del calor, no todas tienen la misma conductividad, el resultado es que en el interior de la Tierra, existen zonas a elevadísimas presiones y temperaturas y otras zonas donde los valores son más bajos. Estas diferencias provocan la aparición de tensiones y fuerzas responsables de los procesos internos, constructores del relieve: procesos orogénicos, procesos magmáticos y metamórficos.

La energía geotérmica o calor interno de la Tierra corresponde a un aumento medio de temperatura de 0,03 ºC por metro que se profundiza (30 ºC/km.). La variación de la temperatura con respecto a la profundidad se denomina gradiente geotérmico. Este gradiente se mantiene durante los primeros Kilómetros de profundidad, después disminuye, pues si siguiese constante el núcleo tendría tal temperatura que estaría volatilizado.

El flujo térmico viene dado por: Q = K . gradiente geotérmico (Q = flujo térmico, que se define como la cantidad de calor que la Tierra libera por unidad de superficie y tiempo; K = conductividad de las rocas).

- Energía procedente del sol: es la responsable de los procesos geológicos externos, destructores del relieve. Son: meteorización, erosión, transporte y sedimentación.

Estos procesos suceden ininterrumpidamente describiendo un ciclo llamado Ciclo Geológico. Durante este ciclo se produce un intercambio de materia y energía de la geosfera con los otros sistemas, por lo que la geosfera es un sistema abierto que interacciona con la atmósfera, hidrosfera y la biosfera.

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La mayoría de los procesos geológicos son muy lentos y graduales, actúan durante miles o millones de años, pero algunas de sus fases liberan una gran cantidad de energía y pueden movilizar una gran cantidad de masa dando lugar a fases paroxísmicas que entrañarán riesgos para el hombre. (ejem. Proceso fluvial gradual y una avenida).

La geosfera la vamosa representar como modelo caja blanca: dos tipos de energía ya comentadas anteriormente y el continuo cambio en que se encuentra a través de procesos geológicos internos y externos, que mantienen el equilibrio. Figura 1

2. ESTRUCTURA Y COMPOSICIÓN DE LA TIERRA

Los materiales de la geosfera se disponen en unidades o capas concéntricas que presentan comportamiento físico y composición química diferentes. Podemos diferenciar 2 modelos al estudiar la estructura de la Tierra:

Por su composición química (modelo geoquímico) la Tierra se encuentra diferenciada en:

- CORTEZA: Es la capa más superficial de la geosfera, es muy delgada en comparación con el resto de al geosfera. Representa el 1% de la masa y el 1,6% del volumen. Está formada por silicatos hidratados. Es poco compacta. Está separada del manto por la discontinuidad de Mohorovicic (Moho). Corteza continental : Forma la mayor parte de los continentes. Su espesor es variable aunque tienen un espesor medio de 30 km. Su espesor es mayor bajo la grandes cordilleras donde la discontinuidad de Moho se encuentra a unos 70-80 km. de profundidad. Es la capa más estable de la corteza. Es rica en aluminio (Al), sodio (Na) y potasio (K), (la roca más abundante es el granito, aunque también están presentes rocas metamórficas como el gneis y rocas sedimentarias en menor proporción). Es mucho más antigua que la corteza oceánica.

Corteza oceánica : Forma el fondo de los océanos. Es más delgada y densa que la continental. Es relativamente uniforme en su composición. Es más rica en calcio (Ca), hierro (Fe), y magnesio (Mg). Tiene un espesor medio de unos 10 km. Las rocas de la corteza oceánica (fundamentalmente basaltos y gabros) nunca superan 180 millones de años, porque la litosfera oceánica se crea y se destruye constantemente.

- MANTO: Capa intermedia más extensa, que constituye el 68% de la masa y el 82% del volumen. Los materiales están compactados debido a la presión (la roca predominante se cree que es la peridotita). Está formada por silicatos muy densos. Se divide en: Manto superior : Se extiende hasta los 700 km. de profundidad. La presión y temperatura que presenta permiten que sus rocas tengan plasticidad y sean capaces de fluir.

Manto inferior : Alcanza hasta los 2900 km. Limita con el núcleo mediante la discontinuidad de Gutenberg. El aumento de presión y temperaturas que los minerales cambien hacia formas de estructura compacta y densa.

El límite entre manto superior y manto inferior se denomina discontinuidad de Repetti. La densidad aumenta progresivamente de los 3,2 g/cm 3 en la parte superior hasta los 5,5 g/cm 3 en las zonas próximas al núcleo. La temperatura asciende progresivamente desde los 1500 ºC hasta los 3000 ºC.

- NÚCLEO: Situado en la parte más interna. Constituye el 32% de la masa y el 16% del volumen. Las rocas que lo constituyen están formadas principalmente por hierro (Fe) y níquel (Ni) en un 90 % y el resto se cree que son elementos más ligeros como Si, S y O. Estos materiales le dan una elevada densidad entre 10 y 13 g/cm 3, y son los responsables del campo magnético terrestre. Se divide en dos capas entre las cuales se encuentra la discontinuidad de Lehmann-Wiechert situada a unos 5100 km.:Núcleo externo que se extiende hasta los 5100 km. Su temperatura es de unos 4000 ºC y es líquido y bastante fluido.

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Núcleo interno que termina en el centro de la Tierra a los 6371 km. Su temperatura es de unos 6000 ºC. Es sólido y muy denso.

Por su comportamiento físico (modelo dinámico) se distinguen:

Litosfera: Capa sólida con un comportamiento rígido. Comprende la corteza más los 100 primeros km. del manto. No es continua sino que está dividida en placas de distintos tamaños que se mueven o deslizan unas respecto a otras, chocan, se destruyen y se construyen, debido a que están sometidas a los movimientos de convección que tienen lugar en la astenosfera, o a lo largo de todo el manto. El espesor de las placas puede variar de 10 km. hasta 300 km. en algunas áreas continentales.

Astenosfera: Dentro del manto superior, es una zona de comportamiento semiplástico. Los materiales están semifundidos, lo que provoca que las ondas sísmicas se propaguen más lentamente. Los materiales de la astenosfera presentan movimientos de convección que son los responsables del movimiento de las placas. Su grosor es variable, se extiende desde la litosfera hasta aproximadamente los 300 km.

Mesosfera: Se corresponde con todo el manto inferior y parte del manto superior. Se comporta como una zona sólida y rígida, que permite sin embargo la existencia de corrientes de convección. En la zona entre el manto y el núcleo existiría una capa denominada capa D de la cual ascenderían por convección enormes masas de materiales calientes formando unos penachos o plumas térmicas que pueden llegar hasta la superficie creando los puntos calientes.

Endosfera: Se corresponde con el núcleo. Consta de una parte interna que se comporta rígidamente, como un sólido, y otra externa que se comporta como un fluido, donde se cree que puede haber corrientes de convección que explicarían la existencia del campo magnético terrestre. Estas corrientes estarían provocadas por la diferencia de temperaturas causadas por la distinta acumulación de elementos radiactivos. Los materiales más calientes ascenderían hacia la parte superior del núcleo enfriándose por contacto con el manto y posteriormente descenderían hacia el núcleo interno arrastrados por corrientes frías.

3. PROCESO INTERNOS

3.1. TECTÓNICA DE PLACAS

En el año 1912, el geofísico alemán Alfred Wegener afirmó que los continentes no permanecen estáticos sino que se desplazan. Propuso que los continentes actuales formaron un continente único al que llamó Pangea, y un único océano llamado Pantalasia. Posteriormente el Pangea se fragmentó y se originaron dos continentes: Gondwana (sur) y Laurasia (norte), separados por el mar de Tetis. Laurasia se volvió a fragmentar dando lugar a Eurasia y América del Norte. Y Gondwana se fragmentó dando lugar a América del Sur, África, Australia, Antártida y la India, que fueron derivando o desplazándose hasta dar lugar a la posición actual.

Estos continentes continuarían desplazándose, por lo que la superficie de la Tierra seguirá cambiando en el futuro.

Wegener aportó varios tipos de pruebas:

- Paleontológicas: La existencia de los mismos fósiles en América, África, Australia, India y Antártida. La distribución de estos fósiles se explica, atendiendo a las ideas evolucionistas, si estos continentes pertenecían a la misma masa continental.

- Geográficas: Coincidencia de las líneas de costa entre continentes separados por un océano, se ajustan si se hace a nivel de las líneas que delimitan la plataforma continental.

- Geológicas: la coincidencia de formaciones rocosas y estructuras geológicas (cadenas montañosas antiguas) en continentes lejanos.

- Paleoclimáticas: Depósitos de glaciación (tillitas) de la misma antigüedad se pueden encontrar en varios continentes hoy muy alejados. De permanecer los continentes en su posición actual no habrían tenido el mismo clima en el pasado.

- Paleomagnetismo: El campo magnético terrestre ha variado a lo largo del tiempo. Los minerales de hierro que contienen las lavas de los volcanes se orientan según este campo magnético. (Esta prueba sobre el desplazamiento de los continentes la aporta con posterioridad la Tectónica de Placas).

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A esta teoría se la denomina Deriva Continental y fue corroborada (en su mayor parte) posteriormente por la Teoría de la Tectónica de Placas que fue enunciada entre 1968-1971 por varios científicos.

Wegener cometió dos fallos en su teoría y en ellos se basaron los geofísicos de su época para desacreditar su teoría, estos errores son:

Los continentes se desplazan sobre el fondo oceánico. (Según Tectónica de placas son las placas litosféricas las que se desplazan sobre el manto).

Las causas que provocan el desplazamiento de los continentes, son por un lado la fuerza centrífuga, originada por la rotación de la Tierra, que da lugar a la fuga polar que hace que los continentes se desplacen hacia el ecuador, y por otro lado, el frenado mareal provocado por la atracción del Sol y la Luna. (Según Tectónica de placas el movimiento de las placas se debe a corrientes de convección en el manto).

La teoría de la tectónica de placas explica el desplazamiento de los continentes, así como las causas que originan dicho desplazamiento, y la distribución de los terremotos y volcanes en la superficie dde la Tierra, también la formación de cordilleras. Además esta teoría establece que la litosfera o capa sólida más externa de la Tierra, se encuentra fragmentada en placas y sometida a procesos dinámicos que suponen su renovación constante.Existen 7 grandes placas: Euroasiática, Africana, Americana del Norte, Americana del Sur, Pacífica, Indoaustraliana y Antártica. Unas están formadas por corteza oceánica y otras mixtas formadas por corteza continental y oceánica.

Los bordes o límites de placas pueden ser de tres tipos:

3.1.1. BORDES O LÍMITES CONSTRUCTIVOS O DIVERGENTES

Dorsales oceánicas, que es donde se crea litosfera oceánica. Están situados entre dos placas que se separan. El proceso comienza con la formación de corrientes ascendentes en la astenosfera en un punto caliente o a lo largo de una sucesión de puntos calientes debido a temperaturas anormalmente altas en el manto. Estas corrientes ascendentes producen un arqueamiento o domo en la litosfera que hay encima de ellas, la cual queda sometida a tensiones que provocan su estiramiento en profundidad (más caliente y plástica) y la aparición de fracturas en su parte superior al estar más fría y rígida. Los bloques centrales fallados se hunde, con lo que queda formando una fosa tectónica llamada rift (Rift Valle o región de los Grandes Lagos en África oriental) En estas zonas el magma de la astenosfera asciende subiendo por el rift, se solidifica cuando sale al exterior y se distribuye a ambos lados del rift originando nueva corteza oceánica.

Conforme las dos placas se separan el mar llega a invadir la fosa tectónica, que queda convertida en estrecho mar, como el mar Rojo y el golfo de Adén, y la corteza continental va siendo sustituida por corteza oceánica.

Existen tres grandes dorsales: Atlántica, Índica y Pacífica.

En estas zonas se produce una intensa actividad sísmica y volcánica. Los terremotos son de foco superficial, profundidades inferiores a 70 km., y los magmas o materiales que salen por el rift son de tipo toleítico, formadas principalmente por roca básica (pobres en sílice).

Las dorsales no son continuas, sino que han sufrido una serie de desplazamientos al ser atravesadas por fracturas transversales que se denominan fallas transformantes.

Las dorsales emergen en algunos puntos dando lugar a islas como Islandia y Azores.

3.1.2. BORDES O LÍMITES DESTRUCTIVOS O CONVERGENTES

Zonas de subducción, que es donde se destruye litosfera. Son los límites que se aproximan y ejercen presión una placa sobre la otra, colisionando. Tipos:

Borde continental converge con borde oceánico: Es el caso de la costa pacífica de América, donde la corteza oceánica más densa y delgada se hunde bajo el continente incorporándose sus materiales al manto. A este proceso se le denomina subducción. Se produce la formación de fosas oceánicas en la zonas de inflexión de la placa que se curva al subducir. La superficie de contacto entre la litosfera oceánica y continental es inclinada (45º) y se denomina superficie de Benioff. Estas zonas son de gran actividad sísmica y volcánica. Los terremotos tienen sus hipocentros a lo largo de la superficie de Benioff, debido al rozamiento entre las placas. La presión que ejercen las dos placas provocan la formación de pliegues que dan lugar a cordilleras paralelas a la costa denominadas cordilleras perioceánicas. Los magmas ascienden por las grietas y dan lugar a una intensa actividad volcánica en la cordillera. Por ejemplo la cordillera de los Andes se forma por la convergencia de las placas de Nazca y la Sudamericana.

- Borde continental converge con borde continental: El contacto entre un borde oceánico y un continental, al cabo de un tiempo, se convierte en un contacto entre dos

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continentes, y el mar que había entre ellos, se cierra y desaparece. Los sedimentos que se habían depositado se pliegan, se deforman, dando lugar a una cordillera de grandes dimensiones intercontinental o intracontinental (obducción o choque continental). Este es el caso de la cordillera del Himalaya, que se orina por la colisión entre la placa Indoaustraliana y la placa Euroasiática. También los Urales, Alpes, Pirineos, etc. (todas las cordilleras intercontinentales).

- Borde oceánico converge con borde oceánico: En este caso el borde de mayor densidad se hunde bajo el otro dando lugar a una fosa oceánica (son las mayores depresiones). Los materiales se pliegan y fragmentan por donde asciende el magma dando origen a los arcos insulares, que son cadenas de islas volcánicas con forma curva, que presentan su convergencia hacia el lado oceánico. Arcos islas son las Aleutianas, Marianas, Japón, Filipinas, Kuriles, Antillas, islas de Tonga, Jara, Sumatra, etc. que se producen de la colisión entre la placa Pacífica y la Euroasiática.

3.1.3. BORDES PASIVOS O LÍMITES TANGENCIALES

Fallas transformantes. Las placas se deslizan lateralmente por lo que no hay formación ni destrucción de la corteza.

El roce entre placas hace que en estas zonas se produzcan grandes fallas y una intensa actividad sísmica.

Las causas del movimiento de las placas serían las corrientes de convección del manto. El magma situado a mayor profundidad está más caliente y es menos denso por lo que asciende a nivel de las dorsales. Una parte del magma sale al exterior formando corteza oceánica y otra se desplaza debajo de la litosfera, arrastrando a las placas, al mismo tiempo se va enfriando al encontrarse más cerca de la superficie, se hace más denso y desciende por las regiones de subducción cerrando el ciclo de convección.

EL CICLO DE WILSON:

Sirve para ilustrar ciclos orogénicos de formación de cordilleras. Básicamente el ciclo comienza en un antiguo continente que sufre una rotura con formación de un rift. Cada segmento de ese continente se transforma en una nueva placa independiente que crece mediante la incorporación de nueva litosfera y la formación de la dorsal. A cierta distancia de la dorsal puede romperse la unión de la nueva litosfera oceánica con la antigua litosfera continental y formarse una zona de subducción, que se irá consumiendo. El océano generado por la rotura del antiguo continente puede desaparecer colisionando las dos masas que al principio del ciclo formaban una unidad.

LA ACTIVIDAD GEOLÓGICA EN LAS ZONAS DE INTRAPLACA

Existen volcanes que no están en los bordes de las placas, sino en el interior de las mismas, ello se debe a la presencia de puntos calientes, que son zonas del manto donde se produce un sobrecalentamiento debido al ascenso de una corriente de materiales a temperatura elevada a modo de pluma o penacho térmico formado

en el nivel D. Como consecuencia, se produce un abombamiento de la litosfera,

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situado sobre ella, que si es oceánica puede emerger sobre el nivel del mar, llegando en ocasiones a fracturar, saliendo el magma por dicha fractura formando una isla oceánica.

Se cree que los puntos calientes están fijos en el manto por lo que al desplazarse las placas sobre ellos, originan una cadena de islas (Islas Hawaii). A medida que se desplazan las placas, las islas se alejan del punto caliente y se enfría, sufriendo entonces una subsidencia o hundimiento térmico, el mar erosiona entonces su cima dándole una forma característica llamada Guyot, con la parte superior plana.

1-PROCESOS GEOLÓGICOS

1.a Procesos geológicos externos

Ocurren en la parte más superficial, forman el sistema de denudación o desgaste sobre el que actúan los agentes geológicos externos (gases atmosféricos, agua, hielo, viento y seres vivos), movidos por la energía solar.Realizando acciones o procesos geológicos (meteorización, erosión, transporte y sedimentación)Los procesos geológicos externos modelan el relieve, ayudados por la fuerza de la gravedad favoreciendo el transporte de materiales a las zonas bajas.Meteorización. Alteración física o química de las rocas in situ debida a la acción de los agentes atmosféricos. Es un proceso estático de disgregación de las rocas o de cambio de su estructura química.Erosión. Proceso dinámico por el que los materiales resultantes del proceso anterior son desplazados a zonas más bajas, donde se depositan.Sedimentación. Acumulación progresiva de sedimentos con mitificación de los materiales y formación de las rocas sedimentarias.El resultado de estos procesos es la modificación del relieve con rebaje de los resaltes y rellenado de las depresiones.

1.b Procesos geológicos internos Los produce la energía geotérmica manifestada en el gradiente geotérmico o aumento de la temperatura de 1ºC por cada 33 metros de profundidad en los primeros kilómetros.Las causas de este calor son por un lado el calor residual de la formación del planeta (es de origen profundo y uniforme en todo el planeta y por otro lado la desintegración radiactiva como la del uranio (es de origen cortical y variable según las zonas).Esta energía radiactiva es la responsable de los procesos geológicos internos.

Repaso de la teoría de la Tectónica de Placas, con los fenómenos asociados. Ciclo de las rocas. Bordes de placa.

La energía radiactiva es a principal responsable de la puesta en marcha de los procesos geológicos internos, de los que resulta el desplazamiento de las placas litosféricas y la aparición de todos los fenómenos asociados a ellos (volcanes, terremotos y formación de montañas).La litosfera oceánica se construye en las dorsales, por las que aflora el magma ascendente procedente del manto; se destruye en las zonas de subducción, lugares donde la litosfera oceánica se hunde de nuevo hacia el manto.Las fosas oceánicas situadas entre las zonas de subducción y los bordes continentales son los lugares en los que se acumulan los sedimentos procedentes de la erosión del continente. Desde dichas zonas, los sedimentos pueden seguir dos caminos: uno ascendente y otro descendente (fig. 2)

El movimiento ascendente se produce por la acción de las fuerzas tectónicas derivadas del choque entre las placas convergentes, que son capaces de comprimir, deformar, plegar y elevar las rocas sedimentarias e incorporarlas nuevamente al continente.

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En el movimiento descendente, parte de los sedimentos que ocupaban la fosa son arrastrados juntamente con la litosfera oceánica por la subducción, dando lugar a dos tipos de rocas en función de los incrementos de presión y/o temperatura a los que se ven sometidos. A medida que progresa la subducción de las placas, aumenta la presión ejercidas por las rocas que se encuentran situadas por encima. Este aumento de presión produce la elevación del punto de fusión de las rocas; por esta razón, muchas de ellas permanecen sólidas a temperaturas mas elevadas de lo que cabria esperar de encontrarse sobre la superficie terrestre, por lo que se produce en ellas cambios estructurales y la sustitución de unos minerales por otros. Este es el origen de las rocas metamórficas, que pueden ser elevadas e incorporadas al continente. En este caso de alcanzarse las temperaturas suficientes para la fusión de las rocas, se forman magmas, que por enfriamiento darán lugar a las rocas ígneas. Estas pueden ser de dos tipos:

o Plutónicas, si el enfriamiento es lento y se realiza en el interior de la corteza (granito)o Volcánicas, si el enfriamiento se ha producido bruscamente por la sálida del magma al

exterior (basalto).

En ambos casos, el resultado final es un crecimiento de la corteza continental.

2. RIESGOS GEOLÓGICOS

Riesgo geológico es cualquier condición del medio geológico o proceso geológico natural, inducido o mixto que pueda generar un daño económico o social para alguna comunidad humana y en cuya predicción, prevención y corrección han de emplearse criterios geológicos.El riesgo geológico se calcula como los demás:

R = P.V.E

Fotocopia pagina146

3. RIESGOS VOLCÁNICOS

Los volcanes son las manifestaciones mas directas de la energía geotérmica dado que son fracturas por las que el magma puede salir al exterior, además de ser un riesgo geológico natural (puede causar muerte y destrucción).

3.a Distribución geográfica de los volcanes

Se calcula que existen unos 40.000 volcanes en la Tierra, sólo unos 10.000 por encima del nivel del mar, y de ellos 800 activos actualmente.

Se sitúan fundamentalmente en los límites de placa, sobre todo en zonas de subducción del cinturón del fuego del Pacífico; también en dorsales (Islandia) y en zonas intraplaca (Hawai, Canarias , kilimanjaro).

VOLCANES EN ZONAS INTRAPLACA

Puntos calientes o hot spots. El origen de las islas Hawai se explica debido a la existencia de puntos calientes debajo de la litosfera oceánica. En estas zonas, como vimos al estudiar el movimiento de las placas, se produce un ascenso de materiales muy calientes, sólidos pero plásticos, procedentes de las zonas profundas del manto y calentadas por el núcleo externo, hasta la litosfera. Cuando ese chorro de material alcanza la litosfera, parte se funde y se originan magmas que alcanzan la superficie y dan lugar a la formación de volcanes. En el caso de las de Hawai, esos volcanes submarinos, al crecer por encima de la superficie del mar formarían las diferentes islas volcánicas del archipiélago.

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Fracturas o puntos débiles de la litosfera (Canarias). Actualmente se descarta que las islas canarias se originaran a partir de un punto caliente. Se piensa en la actualidad que el magma de esta región emerge a través de fracturas en la placa africana originadas por las tensiones de la apertura del atlántico.

3.b. Partes de un volcán

3.c.Factores de riesgo volcánico

Analizamos los tres factores de riesgo:

• Exposición: Las áreas volcánicas suelen estar superpobladas por la fertilidad de sus tierras, los recursos minerales y energéticos. Ello hace que la exposición resulte elevada.

•Vulnerabilidad: Depende de los medios para afrontar el riesgo (información, prevención, infraestructuras, protección civil, capacidad económica,... En general, los países pobres suelen sufrir más las consecuencias.

La riqueza, la tecnología, la educación y la información disminuyen la vulnerabilidad.

• Peligrosidad: Depende de la magnitud del propio fenómeno (tipo de erupción, situación geográfica, área afectada, tiempo de retorno o frecuencia de repetición,...) y de otros peligros indirectos como los siguientes:

Gases : condicionan enormemente la violencia de la explosión, aumentando o disminuyendo la fluidez y viscosidad de la lava, por lo tanto las explosiones volcánicas. Estos gases son el vapor

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de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno. Provocan molestias respiratorias e incluso asfixia.

Coladas de lava : Peligrosidad en función de su viscosidad. Las lavas ácidas tienen alto contenido en sílice y son muy viscosas, de lento desplazamiento y corto recorrido. Son las más peligrosas al contener muchos gases que se liberan con brusquedad con violentas explosiones que dan origen a piroclastos. Suelen producirse en los bordes destructivos. Las lavas básicas tienen menos del 50 % de contenido en sílice, son muy fluidas, desplazándose con rapidez a grandes distancias, dando erupciones poco violentas dado que dejan escapar los gases suavemente. En puntos calientes, fracturas. Las lavas almohadilladas son las más abundantes y se originan en volcanes submarinos, de extrema fluidez dejan salir los gases fácilmente. En las dorsales. Las coladas de lava originan destrozos en los cultivos, incendios, cortes en vías de comunicación, arrasan pueblos, taponan valles produciendo inundaciones.

Lluvia de piroclastos : Son fragmentos lanzados a consecuencia de la explosión y pulverización

de la lava. Se diferencian por su tamaño de menor a mayor: cenizas, puzolanas, lapilli y bombas. Provocan destrozos en cultivos, hundimiento de viviendas, lluvias de barro, enfriamiento del clima (al permanecer en suspensión en la atmósfera), daños en los aviones...

Explosiones : Dependen de la viscosidad del magma. Los volcanes se dividen en efusivos y explosivos según la violencia de las explosiones.

Índice de explosividad (VEI) = (Piroclastos/total de materiales) x 100

Este índice varía para un mismo volcán de una erupción a otra o en distintas fases, sobre todo si entra agua en la cámara magmática y desencadena una erupción freato-magmática. Provocan emisión a la atmósfera de grandes cantidades de piroclastos, desprendimiento de laderas y taponamiento de valles con inundaciones asociadas, formación de nubes ardientes o calderas volcánicas.

Nube ardiente: Es la manifestación volcánica más peligrosa. Cuando una columna eruptiva en lugar de ascender cae y en segundos desciende a 200 km/h por la ladera como una nube de fuego rodante que puede recorrer hasta 100 km de distancia. Al detenerse los fragmentos se fusionan y crean una colada piroclástica. Provoca daños por combustión, graves quemaduras, asfixia por inhalación de aire y polvo al rojo, destrucción total de bienes materiales.

La erupción del Vesubio del 24 y 25 de agosto del año 79 d.c.se desarrolló en dos fases:1-- Una primera erupción de tipo pliniana que duró de 18 a 20 horas y produjo una lluvia de pumita en dirección al sur del cono que aumentó la profundidad en 2,8 m en Pompeya mediante un flujo piroclástico.

2- Una segunda fase de tipo peleano con la formación de una nube ardiente que llegó hasta Miseno y que se concentró en el oeste y el noroeste. Dos flujos piroclásticos sepultaron

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Pompeya, quemando y asfixiando a los rezagados que permanecieron allí. Oplontis y Herculano recibieron la peor parte de los flujos y fueron enterradas por cenizas y depósitos piroclásticos

Domo volcánico : La viscosidad de la lava es extrema y se deposita en el cráter formando una masa bulbosa que tapona. La brusca explosión del domo puede provocar el agrandamiento del cráter y agravar la erupción por formar una nube ardiente.

Caldera volcánica : Tras una gran explosión con gran cantidad de piroclastos, la cámara magmática se queda muy vacía, inestable, y el techo se desploma agrandando el cráter. La caldera puede originar un lago de cráter si se llena de agua. Puede provocar el desplome del edificio volcánico, tsunamis, terremotos,...

Otros peligros indirectos:

- Lahar: Ríos de barro producidos por fusión de hielo o nieve en las cumbres de volcanes elevados. Provocan arrasamiento de poblaciones y cultivos bajo una capa de lodo (Nevado del Ruíz, 1985)

- Tsunamis: Olas gigantescas derivadas de un terremoto submarino por derrumbe de un edificio volcánico. Provocan inundaciones de costas (Krakatoa,1883)

- Movimientos de laderas: Desprendimientos y deslizamientos de barro que provocan arrasamiento de pueblos y cultivos, por taponamiento de valles.

3.d Tipos de erupciones volcánicas

Una erupción volcánica queda definida por la forma y tamaño del cono volcánico, la altura alcanzada por la columna eruptiva y el radio de acción en torno al volcán (pagina 152)

3.e Predicción y prevención de riesgos volcánicosPara evitar en lo posible los riesgos volcánicos debemos establecer las siguientes medidas:

Predicción. Se necesita conocer a fondo la historia del volcán, frecuencia de erupciones e intensidad de las mismas.

- Se instalan observatorios que analizan los gases emitidos y síntomas precursores (temblores y ruidos detectados por sismógrafos, cambios topográficos (teodolitos y clinómetros), variaciones del potencial eléctrico de las rocas (magnetómetros), anomalías de gravedad,...

- En la actualidad se usan GPS e interferometría de radar).- Se elaboran mapas de riesgo para delimitar las áreas potenciales de actividad volcánica.

• Prevención y corrección. Están en función del tipo de vulcanismo. Entre ellas:- Desviar corrientes de lava a lugares deshabitados.- Túneles de descarga del agua de los lagos del cráter para evitar lahares.- Reducir el agua de los embalses próximos.- Instalar sistemas de alarma y planificar la evacuación.- Prohibir o restringir construcciones en zonas de riesgo.- Restricciones temporales de uso del territorio.- Viviendas semiesféricas o con tejados muy inclinados para evitar desplomes por sobrepeso.- Refugios incombustibles en caso de nubes ardientes

4. RIESGOS SÍSMICOS

El origen de los terremotos se encuentra en la acumulación de energía que se produce cuando los materiales del interior de la Tierra se desplazan, buscando el equilibrio, desde situaciones inestables que son consecuencia de las actividades volcánicas y tectónicas, que se producen principalmente en los bordes de la placa.Aunque las actividades tectónica y volcánica son las principales causas por las que se generan los terremotos, existen otros muchos factores que pueden originarlos: desprendimientos de rocas en las laderas de las montañas y el hundimiento de cavernas, variaciones bruscas en la presión atmosférica por ciclones e incluso la actividad humana. Estos mecanismos generan eventos de baja magnitud que generalmente caen en el rango de microsismos , temblores que sólo pueden ser detectados por

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sismógrafos. Se producen unos 30.000 terremotos anuales de los cuales 75 son percibidos por la población, siendo 20 de ellos significativos y 1 o 2 catastróficos.

4.a Causas:

Pueden ser de varios tipos: Tectónicas, erupciones volcánicas, impacto de meteoritos, explosiones nucleares, asentamientos de embalses,...Los terremotos tectónicos constituyen una manifestación indirecta de la energía geotérmica producida por esfuerzos de tensión, compresión y cizalla al desplazarse las placas.Teoría del rebote elástico (Reid, 1906). Las rocas sometidas a esfuerzos sufren deformaciones elásticas acumulando durante años energía hasta un límite por encima del cual se supera la resistencia del material y este se fractura liberando en segundos toda esa energía almacenada

Terremoto. Vibración de la tierra producida por la liberación brusca o paroxística de la energía elástica almacenada en las rocas cuando se produce su ruptura.

Una parte de la energía se libera en forma de ondas sísmicas y otra parte se transforma en calor por la fricción de materiales en el plano de falla.

Tipos de esfuerzos• Compresivos, originan fallas inversas• Distensivos, originan fallas directas o normales• De cizalla, originan fallas transformantes o de desgarre

Elementos importantes en un terremoto. En un terremoto se distinguen: Hipocentro, zona interior profunda, donde se produce el terremoto. Epicentro, área de la superficie perpendicular al hipocentro, donde repercuten con mayor intensidad

las ondas sísmicas.

Ondas sísmicas: internas y superficiales.- Ondas internas. Las ondas sísmicas internas siguen caminos curvos debido a la variada

densidad y composición del interior de la Tierra. Este efecto es similar al de refracción de ondas de luz. Las ondas internas transmiten los temblores preliminares de un terremoto pero poseen poco poder destructivo. Las ondas internas son: ondas primarias (P) y secundarias (S).

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Las ondas P (PRIMARIAS o PRIMAE) son ondas longitudinales o compresionales, lo cual significa que el suelo es alternadamente comprimido y dilatado en la dirección de la propagación. Estas ondas generalmente viajan a una velocidad 1.73 veces de las ondas S y pueden viajar a través de cualquier tipo de material líquido o sólido. Velocidades típicas son 1450m/s en el agua y cerca de 5000m/s en el granito. En un medio isótropo y homogéneo la velocidad de propagación de las ondas P es:K es el módulo de incompresibilidad, μ es el módulo de corte o rigidez y ρ la densidad del material a través del cual se propaga la onda mecánica. De estos tres parámetros, la densidad es la que presenta menor variación por lo que la velocidad está principalmente determinada por K y μ

Vp= √k+( 43 )µ/δ Las ondas S (SECUNDARIAS o SECUNDAE) son ondas en las cuales el desplazamiento es

transversal a la dirección de propagación. Su velocidad es menor que la de las ondas primarias. Debido a ello, éstas aparecen en el terreno algo después que las primeras. Estas ondas son las que generan las oscilaciones durante el movimiento sísmico y las que producen la mayor parte de los daños. Sólo se trasladan a través de elementos sólidos .La velocidad de propagación de las ondas S en medios isótropos y homogéneos depende del módulo de corte μ y de la densidad ρ del material.

Vs= √µ /δ Ondas superficiales. Cuando las ondas internas llegan a la superficie, se generan las ondas L

(longae), que se propagan por la superficie de discontinuidad de la interfase de la superficie terrestre (tierra-aire y tierra-agua). Son las causantes de los daños producidos por los sismos en las construcciones.

Ondas de Love. Las ondas de Love son ondas superficiales que producen un movimiento horizontal de corte en superficie. Se denominan así en honor al neocelandés A.E.H. Love quien desarrolló un modelo matemático de estas ondas en1911. La velocidad de las ondas Love es un 90% de la velocidad de las ondas S y es ligeramente superior a la velocidad de las ondas Rayleigh.

Ondas de Rayleigh. Las ondas Rayleigh, también denominadas ground roll, son ondas superficiales que producen un movimiento elíptico retrógrado del suelo. La existencia de estas ondas fue predicha por John William Strutt, Lord Rayleigh, en1885. Son ondas más lentas que las ondas internas y su velocidad de propagación es casi un 70% de la velocidad de las ondas S

4.b Parámetros de medidaSon dos:• Magnitud del seísmo. Es la energía liberada e indica el grado de movimiento que ha tenido lugar. Se mide con la escala Richter que mide la energía elástica liberada de 1 a 10 grados. Valora la peligrosidad del terremoto. Es una escala que crece en forma potencial o semilogarítmica, de manera que cada punto de aumento significa que la energía liberada aumenta 32 veces. La magnitud de un sismo aumenta 10 veces de un grado al siguiente. Por ejemplo, un temblor de grado 5 es 10 veces más intenso que uno de grado 4 y un temblor de grado 8 no es el doble de intenso que uno de grado 4, sino 10000 más fuerte.No refleja la duración del terremoto que es otro factor que aumenta la peligrosidad.

• Intensidad del seísmo. Capacidad de destrucción. Cuantifica la vulnerabilidad o daños generados por el seísmo. Se emplea la escala de Mercalli, con doce grados de I a XII.La Escala de Mercalli es una escala de 12 grados desarrollada para evaluar la intensidad de los terremotos a través de los efectos y daños causados a distintas estructuras. Debe su nombre al físico italiano Giuseppe Mercalli

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Grado Descripción

I. Muy débil Imperceptible para la mayoría excepto en condiciones favorables.

II. Débil Perceptible sólo por algunas personas en reposo, particularmente aquellas que se encuentran ubicadas en los pisos superiores de los edificios. Los objetos colgantes suelen oscilar.

III. Leve Perceptible por algunas personas dentro de los edificios, especialmente en pisos altos. Muchos no lo reconocen como terremoto. Los automóviles detenidos se mueven ligeramente. Sensación semejante al paso de un camión pequeño.

IV .Moderado Perceptible por la mayoría de personas dentro de los edificios, por pocas personas en el exterior durante el día. Durante la noche algunas personas pueden despertarse. Perturbación en cerámica, puertas y ventanas. Las paredes suelen hacer ruido. Los automóviles detenidos se mueven con más energía. Sensación semejante al paso de un camión grande.

V. PocoFuerte La mayoría de los objetos se caen, caminar es dificultoso, las ventanas suelen hacer ruido.

VI. Fuerte Lo perciben todas las personas, muchas personas asustadas suelen correr al exterior, paso insostenible. Ventanas, platos y cristalería dañados. Los objetos se caen de sus lugares, muebles movidos o caídos. Revoque dañado. Daños leves a estructuras.

VII. Muy fuerte Pararse es dificultoso. Muebles dañados. Daños insignificantes en estructuras de buen diseño y construcción. Daños leves a moderados en estructuras ordinarias bien construidas. Daños considerables estructuras pobremente construidas. Mampostería dañada. Perceptible por personas en vehículos en movimiento.

VIII. Destructivo

Daños leves en estructuras especializadas. Daños considerables en estructuras ordinarias bien construidas, posibles colapsos. Daño severo en estructuras pobremente construidas.Mampostería seriamente dañada o destruida. Muebles completamente sacados de lugar

IX. Ruinoso Pánico generalizado. Daños considerables en estructuras especializadas, paredes fuera de plomo. Grandes daños en importantes edificios, con colapsos parciales. Edificios desplazados fuera de las bases.

X. Desastroso

Algunas estructuras de madera bien construida destruidas. La mayoría de las estructuras de mampostería y el marco destruido con sus bases. Railes doblados.

XI. Muy desastroso

Pocas, si las hubiera, estructuras de mampostería permanecen en pie. Puentes destruidos. Rieles curvados en gran medida. .

XII. Catastrófico

Destrucción total con pocos supervivientes. Los objetos saltan al aire

4.c Daños originados por los seísmosLos daños producidos dependen de la magnitud del seísmo, de la distancia al epicentro, de la profundidad del foco, de la naturaleza del sustrato atravesado por las ondas, de la densidad de población y del tipo de construcciones.Los riesgos derivados de un seísmo son:• Daños en edificios por agrietamiento o desplome• Daños en vías de comunicación (puentes, carreteras, ferrocarril,...)• Inestabilidad de laderas

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• Rotura de presas con riesgo de inundaciones• Rotura de conducciones de gas o agua con riego de incendios e inundaciones• Licuefacción de sedimentos con hundimiento de edificios• Tsunamis• Seiches (olas en aguas continentales)• Desviación de cauces de ríos• Desaparición de acuíferos

4.d. Métodos de predicción y prevención

• Predicción. Los terremotos están asociados a los límites de placas y ocurren con periodicidad casi constante. Hoy por hoy es imposible predecirlos a corto plazo aunque a largo plazo se pueden sacar conclusiones. Por ejemplo en China cada 3000 años hay un periodo de sismicidad con periodos de 1000 años de tranquilidad.A corto plazo hay que recurrir a los precursores sísmicos:

- Cambio en el comportamiento de los animales- Disminución de la velocidad de las ondas P- Elevación del suelo- Disminución de resistividad de las rocas- Aumento de emisiones de radón- Variación en los niveles de agua de los pozos- Reducción del número de seísmos precursores

Además es conveniente elaborar mapas de peligrosidad a partir de datos del registro histórico sobre magnitud e intensidad.Es importante tener localizadas las fallas activas por interferometría de radar e imágenes de satélite ya que el 95% de los seísmos se originan en ellas.También se sabe su relación con los bordes de placa por lo que se pueden realizar mapas para deducir el periodo de retorno (frecuencia media de repeticiones).

• Prevención :Para prevenir los daños sísmico debemos seguir las siguientes normas:

- Medidas estructurales: en muchas ocasiones los daños se producen por la vulnerabilidad de las construcciones más que por la magnitud e intensidad del terremoto.Los materiales más resistentes son los de estructura de acero, seguidos piedra o madera, mientras que los más débiles son los de adobe porque se deshacen con la vibración.La exposición es también muy importante pues el hacinamiento dificulta la evacuación.

Otra medida importantísima es cumplir las normas de construcción sismorresistente:

No modificar mucho la topografía local Evitar hacinamiento de edificios En suelos rocosos coherentes construcción de edificios altos, rígidos y

equilibrados con refuerzos diagonales de acero, flexibles, con cimientos aislantes (caucho), sin cornisas ni balcones y con marquesina de recogida de cristales.

En suelos blandos se construirán edificios bajos, poco extensos superficialmente.

Instalación de conducciones de gas y agua flexibles o con cierre automático.

• Medidas no estructurales: Ordenación del territorio con medidas restrictivas en función del riesgo. Protección civil, conjunto de medidas para protegernos de los riesgos y restablecer el

orden público (sistemas de vigilancia, emergencia, alerta y evacuación).

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Educación para el riesgo con ensayos y planes de evacuación,... Medidas de control de seísmos:- Provocación de seísmos de baja intensidad para disminuir la tensión de las rocas y

evitar los seísmos paroxísmicos.- Inyección de fluidos en fallas activas para inmovilizarlas.

Normas de construcción sismoresistentes sobre sustratos rocosos

Reacciones de las estructuras a los terremotos