UNIDAD 5: LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA (I): VOLCANES Y TERREMOTOS

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1 UNIDAD 5: LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA (I): VOLCANES Y TERREMOTOS INDICE 1. LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA 2. LOS VOLCANES 2.1 PARTES DE UN VOLCÁN 2.2 MATERIALES EMITIDOS POR UN VOLCÁN 2.3 TIPOS DE VOLCANES 2.4 BENEFICIOS DE LOS VOLCANES 2.5 RIESGOS VOLCÁNICOS 3. LOS TERREMOTOS 3.1 ESCALAS DE EMERGENCIA DE UN TERREMOTO 3.2 EMERGENCIA ANTE LOS SEISMOS 4. EL MOVIMIENTO DE LOS CONTINENTES 4.1 CONSTITUCIÓN DE LA TIERRA 4.2 LAS PLACAS LITOSFÉRICAS 4.3 LOS LÍMITES DE LAS PLACAS TECTÓNICAS ACTIVIDAD DE INICIO Visualiza el video del enlace anterior, y observa el poder del calor interno de la Tierra. 1. LA ENERGÍA INTERNA DE LA TIERRA El calor interno de la Tierra recibe el nombre de energía geotérmica. El gradiente geotérmico es el aumento de temperatura que se produce cuando profundizamos, desde la superficie hacia el interior de la tierra. En la corteza terrestre el valor de dicho gradiente es de 1ºC por cada 33m que se penetre. En el resto de las capas del interior de la Tierra, el gradiente adquiere otros valores, llegándose a alcanzar en el interior terrestre una temperatura de 6000ºC. El origen de la energía geotérmica hay que buscarla en dos fuentes distintas: El calor residual del proceso de formación del planeta Tierra. 1

2 En el interior de la Tierra, existen rocas que contienen minerales con átomos de elementos radiactivos. La energía nuclear liberada en la desintegración de átomos de uranio o de otros elementos radiactivos, contribuye mucho a aumentar la energía que contiene el interior de la Tierra. La energía geotérmica se pone de manifiesto en los procesos de geológicos de dinámica interna terrestre. Dichos procesos son los volcanes, los terremotos, el desplazamiento de los continentes y la formación de las cordilleras. La energía geotérmica origina en el manto terrestre a las corrientes de convección. Pero qué es la convección? Corrientes de convección Es una de las tres formas en las que se transfiere en calor de un cuerpo más caliente a otro más frío. Consiste en que un material fluido cuando es calentado se hace más ligero y tiende a ascender, tal y como le ocurre al líquido de la animación. Al ascender va perdiendo parte del calor que tiene, acabando de enfriarse cuando llega a la superficie. Ahora que está frio se hace más denso y desciende volviendo de nuevo a calentarse por la acción de la fuente que lo calienta. Las corrientes ascendentes de material caliente y las descendentes de material frío forman lo que se llama una célula de convección. Bueno, volviendo al manto... corrientes como éstas que hemos descrito se originan en el interior del interior del manto, la energía geotérmica calienta los materiales rocosos, los hace ligeros y los hace ascender hacia capas más superficiales de la Geosfera, llevando así calor del interior de la Tierra hacia la superficie, donde se manifiesta en forma de procesos geológicos dinámicos como los que hemos enumerado anteriormente. Corrientes de convección 2

3 2. LOS VOLCANES Los volcanes son edificios geológicos, que se construyen con el aporte de materiales que salen al exterior, mediante erupciones volcánicas, a través de una fractura. Una vez que los materiales se encuentran en la superficie terrestre se solidifican fuera, alrededor de la fractura, construyéndose una montaña de cada vez mayor tamaño. Los volcanes no son hechos aislados, forman parte de un proceso geológico global conocido como vulcanismo. Proceso en el que se relaciona la formación de grandes masas de magma en el manto y la corteza terrestre. Volcán Dónde encontramos volcanes? La formación de los volcanes está relacionada con las regiones del interior de la Tierra donde tienen lugar proceso de magmatismo. Estas regiones son las dorsales oceánicas, las zonas de subducción y los puntos calientes situados en el interior de las placas tectónicas. Es en estas zonas de la Tierra donde se encuentran situados los volcanes. Ahora a través del Google Earth vamos a visualizar mediante satélite donde se sitúan estas regiones en la Tierra y los volcanes que hay en ellas. 3

4 Dorsal oceánica Punto caliente Zona de subducción 2.1 PARTES DE UN VOLCÁN Los volcanes son edificios geológicos en los que se distinguen las siguientes partes: El cono volcánico es el edificio geológico propiamente hablando, la montaña que se aprecia en la superficie. está construido con el aporte de las erupciones volcánicas. La chimenea volcánica, que es la fractura a partir de la que se ha formado el volcán, crece al igual que lo hace el cono volcánico, erupción tras erupción. la chimenea volcánica puede tener chimeneas laterales o adventicias, que originan conos volcánicos laterales o adventicios. El cráter es la parte superior del cono volcánico. 4

5 La cámara magmática situada en el interior de la corteza terrestre, dónde se acumula el magma. Partes de un volcán A través del Google Earth vamos a visualizar el volcán Teide y vamos a medir la longitud de su base y su altura geográfica. 2.2 MATERIALES QUE ARROJAN LOS VOLCANES Los volcanes arrojan tres tipos de productos diferentes según el estado en el que se encuentren los materiales: Los productos piroclásticos son productos sólidos. Según el tamaño los volcanes emiten bombas volcánicas, lapilli y cenizas volcánicas. las bombas volcánicas son los de mayor tamaño, tienen forma de balón de rugby. El lapilli tiene el tamaño de la grava, y las cenizas volcánicas son del tamaño de la ceniza. Los productos sólidos se forman a partir de lava espesa que se fragmenta al ser lanzada violentamente al aire. En el aire se solidifican los fragmentos y caen en estado sólido. Las lavas son un producto en estado líquido. Pueden ser de distinta naturaleza; si son de naturaleza ácida serán esperas y fluyen lentamente por la ladera del volcán. Las lavas ácidas están relacionadas con la formación de productos piroclásticos. Las lavas básicas son fluidas y fluyen por las laderas del volcán formando verdaderos ríos de lava. Son las lavas típicas de las erupciones de los volcanes de las islas Hawai. 5

6 Los gases son productos en estado gaseoso. Los gases que arrojan los volcanes son tóxicos. Cuando las erupciones volcánicas tienen una alta concentración de gases son muy violentas y destructivas. Volcán en erupción 2.3 TIPOS DE VOLCANES Los tipos de volcanes dependen del tipo de erupción volcánica que presentan (consulta el enlace anterior): Volcanes en escudo (shield volcano): son edificios volcánicos de una gran extensión, las erupciones son de tipo hawaiano, que se caracterizan por arrojar lavas muy básicas, fluidas y con mucha temperatura. Las coladas de lava fluyen por las laderas del volcán, solidificándose muy lejos del cráter. Esto hace que los edificios tengan una gran extensión en su base. Volcanes como el Mauna loa, el Kilauea, el Mauna kea son volcanes en escudo. el Mauna kea es la montaña más alta del planeta. Estratovolcanes o volcanes compuestos (composite volcano): presentan conos volcánicos formados por estratos o capas, en las que se alternan coladas de lava con estratos de productos piroclásticos. La actividad volcánica se caracteriza por alternar lavas con distinta naturaleza, incluso en la misma erupción. Recibe el nombre de actividad vulcaniana. Ejemplos de este tipo de volcanes son: el Teide, el Vulcano, el Vesubio, el Etna, el Volcán Pico. 6

7 Los conos de escorias (cinder cone): son volcanes cuyos conos volcánicos están formados por productos piroclásticos. La actividad es conocida como estromboliana, suele ser un tipo de erupción violenta porque presentan una elevada proporción de gases, esto produce fuertes erupciones en el cono volcánico. El Estromboli es un ejemplo de cono de escorias. Los domos volcánicos (dome complex): en estos tipos de edificios la lava es tan espesa que se solidifica en el propio cráter del volcán, formando una estructura en forma de cúpula que tapona el cráter. las erupciones presentan fuertes explosiones por que los gases tienen muchas dificultades para salir. El Mont Pelée, es un ejemplo. La actividad volcánica que hemos descrito se llama peleana. Mauna Loa Teide Estromboli 2.4 BENEFICIOS DE LOS VOLCANES Los suelos volcánicos son suelos fértiles, contienen muchos nutrientes por lo que son óptimos para el cultivo. Proporcionan energía geotérmica. Aportan materiales para la construcción. Aportan aguas termales. En sus cimas se forman neveros y glaciares, por lo que son fuentes de agua dulce y de energía eléctrica, porque pueden originar importantes corrientes de agua. Son lugares de gran interés turístico, ecológico y geológico. 2.5 RIESGOS VOLCÁNICOS ACTIVIDAD En el siguiente enlace encontrarás información sobre este punto, elabora tú tus apuntes a partir de la información que encuentres en la página. 7

8 2.6 PREDICCIONES VOLCÁNICAS Se pueden predecir las erupciones volcánicas? Se pueden predecir con cierta fiabilidad utilizando datos diversos: Realizando un estudio geológico de los edificios volcánicos; conociendo la frecuencia y el tipo de las erupciones volcánicas que produce. Observando la actividad del volcán: o o o o Se producen emisiones de gas radón en zonas próximas al volcán. Se producen pequeños temblores al desplazarse el magma en el interior del volcán. Se producen cambios en el campo magnético. Aumento de temperatura en fuentes próximas al volcán. 3. LOS TERREMOTOS Los terremotos, sismos o seismos son fuertes vibraciones de la superficie terrestre. El origen hay que buscarlo en una enorme liberación de energía que tienen lugar en una región del interior de la Tierra, concretamente en la Litosfera. La energía liberada se transmite a través del interior del planeta, en forma de onda sísmica, hasta que llega a la superficie donde se deja sentir dicha energía. En los sismos se distinguen dos partes, el hipocentro y el epicentro. El hipocentro es la región del interior de la Tierra en la que se produce la liberación de energía. Se encuentra situado en una región del interior en la que se produce una falla o el desplazamiento de los bloques de una falla ya existente. El epicentro es el punto de la superficie terrestre en el que se el sismo se deja sentir con mayor intensidad. Es el punto de la superficie que más cerca está del hipocentro y está alineado verticalmente con él. 8

9 Partes de un sismo 3.1 TIPOS DE ONDAS SÍSMICAS Las ondas sísmicas constituyen la forma en la que se transmite la energía liberada en los sismos. Se distinguen dos tipos de ondas sísmicas, las ondas profundas y las superficiales. Las ondas profundas salen del hipocentro y se transmiten por el interior del planeta. Pueden ser ondas primarias y secundarias. Las ondas primarias (ondas p) son las primeras en detectarse en los sismógrafos. Las ondas secundarias (ondas s) son menos veloces y se detectan en segundo lugar. Las ondas superficiales salen desde el epicentro y se transmiten sólo en superficie. Son las ondas que producen daños en las construcciones. 9

10 3.2 ESCALAS DE EMERGENCIA DE UN TERREMOTO Los sismólogos han diseñado dos escalar de medida par poder describir cuantitativamente a los terremotos. Una de las escalas es la escala de Richter que mide la magnitud o energía liberada en el hipocentro o foco de un sismo. Y la otra es la escala de Mercalli, que mide la intensidad de un temblor. La escala de Richter clasifica a los sismos en valores que van del 1 al 10. En esta escala un sismo de valor 7 es diez veces más fuerte que uno de magnitud 6, cien veces más que uno de magnitud 5, y así sucesivamente. La escala de Mercalli mide la intensidad de un sismo con gradaciones que van del I al XII. Como esta escala mide la intensidad de los daños, dependerá de la distancia del sismógrafo al epicentro. Un sismo que tenga grado XII en esta escala producirá destrucción total. A continuación se presenta una relación en la que se puede observar la equivalencia entre las dos escalas. 2.3 EMERGENCIA ANTE LOS SEISMOS Así como hoy día se puede predecir una erupción volcánica, resulta imposible hacerlo con un sismo, pero existen medida preventivas, para cuando antes de que ocurran, y otras medidas de actuación para cuando esté sucediendo un sismo o en los momentos posteriores a uno de ellos. 10

11 ANTES DURANTE DESPUÉS Si estás descalzo, cálzate. Detectar la ubicación y el funcionamiento de llaves interruptoras generales de los servicios de electricidad, gas y agua. Disponer en todo momento, en su vivienda de una linterna, una radio a pilas (con recambios) y un botiquín de primeros auxilios. Retirar los objetos pesados ubicados en partes altas de estanterías, roperos o armarios y fijar los muebles a las paredes. Construir edificios con medidas antisísmicas. Mantener en lugar seguro toda sustancia que pueda ser peligrosa. Mantener la calma y trate de transmitirla a los demás. Refugiarse en lugares seguros, lejos de las ventanas y donde haya menos probabilidad de recibir objetos que puedan caerse encima, por ejemplo: debajo de una mesa, o del dintel de una puerta. No encender fósforos ni velas, ya que podría haber pérdida de gas. Utilizar linternas a pilas. Acudir a las zonas de seguridad ya establecidas. Mantente alejado de vidrios y cornisas. Si estás conduciendo, detenga su vehículo. No utilice el ascensor, siempre la escalera. Estar atentos a menores de edad, minusválidos y personas de la tercera edad. Verifica si tú o la gente de su alrededor está herida y si es necesario practicar primeros auxilios. Controla si se han producido incendios o situaciones que puedan provocarlos. Antes de salir de su hogar, intenta cerrar las llaves generales de luz, agua y gas. No toques los cables que estén caídos sobre su vivienda o en la calle. Utilice el automóvil lo menos posible. Conduzca con cuidado. Utiliza el teléfono sólo lo imprescindible, para llamar al 112. Comprueba si personas de su familia están atrapadas o desaparecidas. Estar informado permanentemente por medio de una radio y escuche con atención las instrucciones que de Defensa Civil. 11

12 4.1 CONSTITUCIÓN DE LA TIERRA A continuación vamos a estudiar la estructura interna de la esfera sólida o Geosfera. Si recuerdas en el curso anterior, estudiaste que la Tierra estaba formada por capas. La más externa es la Atmósfera, a continuación se encuentra la Hidrosfera y la Geosfera o esfera sólida. Desde el punto de vista de la dinámica interna, nosotros necesitamos conocer cómo es la esfera sólida. Para realizar un conocimiento más profundo de su estructura se tienen en cuenta dos criterios diferentes. Uno es el criterio de la composición química de las capas, el otro es el criterio del dinamismo, es decir cómo se comportan frente a las ondas sísmicas. Capas de la Tierra según la composición química 1. Criterio de la composición química de las capas. Este criterio divide a la Geosfera en tres capas: o La corteza terrestre es la capa más externa, tiene un espesor medio de unos 35 Km. Está formada por rocas en estado sólido, y en ella se distinguen dos partes: la corteza oceánica, que forma el fondo de los océanos y la corteza continental que forma los continentes. La corteza oceánica es más densa y más delgada, que la continental. Los minerales que forman las rocas de la corteza continental son silicatos de aluminio y de potasio, mientras que los que forman la corteza oceánica son silicatos de magnesio y de potasio. o El manto que tiene su límite superior con la base de la corteza terrestre y su límite más profundo con el núcleo terrestre a 2900 Km de profundidad. Al igual que la corteza está hecho de rocas. En este caso las rocas son ricas en un mineral que es el olivino, cuya composición es ser un silicato de hierro y de magnesio. o El núcleo terrestre que presenta abarca todo el espacio comprendido entres los 2900 Km y el interior de la Tierra. Está formado por una aleación de metales, principalmente hierro y niquel. Está dividido en dos partes el núcleo externo, en el que el hierro es líquido, y el núcleo interno que es sólido. La temperatura es de 4000 ºC para el externo y 6000 ºC para el interno. 12

13 2. El criterio del dinamismo que divide a la geosfera en cinco capas dinámicas. Según el comportamiento de los materiales frente a las ondas sísmicas se establecen las siguientes capas: Capas de la Tierra según el dinamismo La litosfera que es la capa más externa, es sólida y rígida, engloba a la corteza terrestre y a la parte más externa del manto. La astenosfera, situada debajo de la litosfera, es plástica, abarca unos 400 Km a partir del manto litosférico. Sobre la astenosfera se desplazan los continentes, La mesosfera que se sitúa entre la astenosfera y el núcleo externo, es sólida y rígida. El núcleo externo tiene su límite en los 2900 Km hasta los 5100 Km. Es hierro líquido de consistencia como e lagua. El núcleo interno es hierro sólido, tiene sus límites entres los 5100 Km y el centro de la Tierra. 4.2 LAS PLACAS LITOSFÉRICAS La litosfera (esfera de piedra) está fracturada por la acción del calor. Las fracturas que presenta la dividen en unas piezas conocidas como placas litosféricas o placas tectónicas. Las placas tectónicas se clasifican en tres grupos: las placas mixtas, las oceánicas y las continentales. Las placas mixtas contienen corteza continental y corteza oceánica. A este grupo de placas tenemos: la placa Norteamericana, la Sudamericana, la placa del Caribe, la placa Euroasiática, la Africana, la Indoaustraliana, la Arabiga, la Antártica, la Filipina. Las placas oceánicas son la placa Pacífica, la placa de Nazca y la placa de Cocos. Las placas continentales se consideran subplacas dentro de otras más grandes. Ejemplos son la placa Iraní y la placa Anatólica. 13

14 Placas tectónicas 4.3 EL MOVIMIENTO DE LAS PLACAS TECTÓNICAS Las placas tectónicas están delimitadas por límites o bordes. Existen diferentes tipos de bordes o límites de placas tectónicas. Nosotros vamos a estudiar a las dorsales oceánicas y a las zonas de subducción. Las dorsales oceánicas o límites constructivos son grandes cadenas montañosas de origen volcánico que se encuentran situadas en la litosfera oceánica; pueden tener alturas de hasta 3000 m y se distribuyen por todos los océanos, por lo que para poder verlas habría que quitar el agua de los estos. En medio de ellas se encuentra un valle central, llamado Rift, que está recorrido por una fractura por la que sale magma que se va solidificando y por lo tanto depositando a ambos lados de la fractura, dando lugar a nueva litosfera oceánica. Esta litosfera nueva empuja a la que se había formado antes, a ambos lados, por lo que la litosfera del océano se desplaza sobre la astenosfera, creandof uerzas de empuje que acaban por ser cedidas a los continentes y estos se mueven. El resultado está claro se forma fondo oceánico nuevo y por lo tanto a través de las dorsales los fondos océanicos se expanden empujando a los continentes. 14

15 Dorsales oceánicas (cliquea en la imagen y podrás ver una animación del borde activo) Las zonas de subducción o límites destructivos son límites en los que se destruye la litosfera del océano de mayor antigüedad. Para que esto ocurra se produce la subducción (introducción) de litosfera oceánica bajo otro tipo de litosfera. Al introducirse alcanza regiones del manto que están a una temperatura suficientemente alta, como para que el material sólido de la litosfera oceánica se funda y se convierta en magma. Cuando esto ocurre se dice que la litosfera como tal ha sido destruida. Las zonas de subducción del planeta coinciden con las grandes fosas, es decir depresiones estrechas y muy alargadas que alcanzan profundidades de hasta m. Existen tres tipos diferentes de zonas de subducción: o Zonas de subducción Andinas: la listosfera del océano se introduce bajo la litosfera del continente, dando lugar a muchos procesos de geología interna asociados, que vamos a comentar a continuación. La formación de volcanes, la formación de una cordillera pericontinental, y la formación de terremotos. 15

16 Zona de subducción andina (cliquea en la imagen y podrás ver una animación) o o Zonas de subducción de tipo Alpina: la litosfera del océano ya ha sido destruida por completo y los dos continentes que lo delimitan se acercan hasta chocar. Cuando esto ocurre se produce el cierre del océano y la formación de un macrocontinente. Entre los dos continentes se forma una cordillera intracontinenetal. Un ejemplo lo tenemos en la cordillera del Himalaya, que se ha producido por el choque de la India con el sur del continente asiático. Zonas de subducción de tipo de arcos de islas volcánicas: litosfera oceánica subduce bajo litosfera oceánica. En este caso también se originan: una fosa oceánica, una alineación de volcanes que da lugar a un archipiélago de islas volcánicas que tiene forma de arco; también se producen sismos Zona de subducción arcos de islas volcánicas (cliquea en la imagen y podrás ver una animación) 16

17 A continuación visualizaremos las placas tectónicas y sus límites con el Google Earth. ACTIVIDADES DE AMPLIACIÓN 1. Contesta a las preguntas siguientes, utilizando la información que encontrará en el siguiente enlace: Qué es un método de estudio geofísico? Cuáles son los métodos geofísicos más utilizados? Qué tipos de medios atraviesan las ondas p, y las ondas s? Completa el cuadro, siguiendo el ejemplo. La información la encontraras en la animación que hay en el enlace. Has de completar todos los datos para las ondas s, para todas las capas de la Tierra y posteriormente para las ondas p: Tipo de onda Zona de la estructura terrestre s Corteza terrestre 5-70 Profundidad en Km Componentes Rocas sedimentarias, 3,5-4,6 metamórficas y magmáticas Velocidad aproximada en Km/h Posteriormente completa la evaluación que aparece y analiza tus errores. 2. Actividad de investigación: haz un breve resumen sobre la biografía de Alfred Wegener. 3. Con la información que encontrarás en la página del siguiente enlace, además de repasar, vamos a ampliar alguno de los contenidos. Qué es un sismo? Cuál es su origen? Cuál es la anatomía de los sismos? Dónde se producen? Qué es una falla y qué tipos de fallas existen? Dónde y qué tipo de energía es la que se libera en un sismo? Cómo se transmiten o propagan las ondas p y las s? 17

18 Qué es una placa tectónica? Cuáles son? 4. En el siguiente enlace podrás consultar los diferentes tipos de límites de placas tectónicas que existen. Su distribución en la litosfera y la relación que existe entre estos con las regiones volcánicas y sísmicas del planeta, así como con las cordilleras jóvenes del planeta. Completa un planisferio con ellas. 5. Realiza una captura de pantalla, utilizando el Google Earth de la dorsal Mesoatlántica, de la fosa del Perú, de la placa Filipina y de la fosa de las Marianas. Realiza un documento con las imágenes completándolas con los nombres de los continentes, océanos y tipos de límites de placas tectónicas. 6. Actividad de investigación. Haz una lista de volcanes de la cordillera de los Andes, de la cordillera Cascade, de los arcos de Islas volcánicas de Filipinas, Japón y del archipiélago de Haway. ACTIVIDADES DE ATENCIÓN A LA DIVERSIDAD 1. Describe la formación de los estratovolcanes y señalas las diferencias con los volcanes en escudo y los conos de escorias. Antes visualiza la animación del enlace siguiente: 2. Visualiza la animación que hay en el siguiente enlace, atiende bien a las explicaciones que te muestran y contesta a las actividades que te proponen. Anota la respuesta contesta en tu cuaderno. Analiza tus errores. m 3. Contesta a las preguntas del siguiente enlace, antes de hacerlo despliega el menú de preguntas para que aparezcan todas. Anota las respuestas en tu cuaderno. Analiza tus errores En el siguiente enlace te plantean una actividad de investigación resuélvela y escribe la respuestas en tu cuaderno. Analiza tus errores 5. Utilizando los datos de las dimensiones del volcán Teide, calcula el volumen de su cono volcánico. 18

19 6. Completa con los nombres que faltan el siguiente esquema mudo. Después puedes consultarlo y corregirlo en el siguiente enlace: 19

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