TEMA 6. GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS INTERNOS GUIÓN DEL TEMA: 1.- Dinámica de la geosfera. 2.- Riesgos geológicos. 3.- Riesgos geológicos volcánicos.

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1 TEMA 6. GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS INTERNOS GUIÓN DEL TEMA: 1.- Dinámica de la geosfera. 2.- Riesgos geológicos. 3.- Riesgos geológicos volcánicos. 4.- Riesgos sísmicos. Página 1

2 1.- Dinámica de la geosfera. La geosfera es un sistema terrestre de estructura rocosa que sirve de soporte o base al resto de los sistemas terrestres (hidrosfera, atmósfera y biosfera) situados sobre su parte más superficial. Además, es la fuente de recursos energéticos (como los combustibles fósiles y el uranio) y minerales (las rocas y los minerales) de los que nos ocuparemos. La geosfera se encuentra en un estado de continuo cambio, donde operan simultáneamente procesos geológicos internos (formadores de nuevos relieves) y externos (destructores del relieve), que la mantienen en un estado de equilibrio dinámico. La geosfera representa como modelo de caja blanca: Dos tipos de energía: solar y energía interna. Se encuentra en continuo cambio a través de procesos geológicos internos y externos, que la mantienen en equilibrio. Página 2

3 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: 3.- Riesgos volcánicos. R = P V E Los volcanes son la manifestación más directa de la energía geotérmica dado que son fracturas por las que el magma puede salir al exterior, además de ser un riesgo geológico natural. A. Distribución geográfica de los volcanes. Se calculan unos volcanes en la Tierra, sólo unos por encima del nivel del mar, y de ellos 800 activos actualmente. La distribución geográfica de los volcanes no es aleatoria, sino que se circunscribe a: Los límites de placas, sobre todo a las zonas de subducción que constituyen el Cinturón de Fuego del Pacífico, rodeando todas sus costas. En las dorsales que recorren el centro de muchos océanos, por ejemplo, en Islandia. Y en las zonas intraplaca (en el interior de las placas), por ejemplo los correspondientes a las islas de Hawai. Dichos fenómenos se pueden explicar por dos motivos: Presencia de un punto caliente: son puntos de la litosfera situados encima de una pluma térmica (columna de material caliente que asciende desde la base del manto inferior), la cual permanece fija sobre el manto. Presencia de fracturas o puntos débiles en la litosfera: las islas Canarias pudieron surgir como fruto de la acumulación de materiales volcánicos emergidos a través de fracturas existentes en la placa Africana, que podrán ser el resultado de las tensiones derivadas de la apertura del océano Atlántico. B. Partes de un volcán. Cráter y caldera (si el diámetro es mayor de 1 km). Cono volcánico. Cámara magmática. Chimenea. Columna eruptiva. Colada de lava. Cono parásito. Página 3

4 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 de modo que los países pobres suelen sufrir más las consecuencias. Peligrosidad. Depende de la magnitud del propio fenómeno y por ello de los factores como: Tipo de erupción. Distribución geográfica. Área afectada. Tiempo de retorno (frecuencia con la que se repiten). Productos y procesos asociados al vulcanismo. A lo largo de las erupciones pueden ocurrir peligros indirectos que resultarán tanto o más peligrosos que la propia erupción. Producto o proceso Descripción Daños Gases A mayor dificultad de salida más peligrosidad. Son el motor de las erupciones al expandirse y salir abriendo camino a otros productos. Vapor de agua, dióxido de carbono, dióxido de azufre, sulfuro de hidrógeno y nitrógeno. Coladas de lava La peligrosidad está 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 destrcutivos. Las lavas básicas tienen menos del 50% de Molestias respiratorias e incluso asfixia. Destrozos en los cultivos, incendios, cortes en vías de comunicación, arrasan pueblos, taponan valles produciendo inundaciones. Página 4

5 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. Lluvia de piroclastos Fragmentos lanzados a consecuencia de la pulverización de la lava durante las explosiones. Se diferencian por su tamaño de menor a mayor: cenizas, lapilli y bombas. Explosiones Depende de la viscosidad del magma. Índice de explosividad (VEI): (piroclastos /total de materiales) x 100 Este índice varia 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. Nube ardiente Manifestación volcánica de mayor gravedad, cuando una columna eruptiva en lugar de ascender cae y en segundos desciende a 200 km/h por la ladera como nube de fuego rodante que puede recorrer hasta 100 km de distancia. Al detenerse los fragmentos se fusionan y crean una colada piroclástica. Domo volcánico La viscosidad de la lava es extrema y se deposita en el cráter formando una masa bulbosa que tapona. 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. PELIGROS INDIRECTOS Destrozos en cultivos, hundimiento de viviendas, lluvias de barro, enfriamiento del clima (suspensión), daños en los aviones. Emisiones a la atmósfera de grandes cantidades de piroclasto, desprendimiento de laderas y taponamiento de valles con inundaciones asociadas, formación de nubes ardientes o calderas volcánicas Daños por combustión, graves quemaduras, asfixia por inhalación de aire y polvo al rojo, destrucción total de bienes materiales. La brusca explosión del domo puede provocar el agrandamiento del cráter y agravar la erupción por formar una nube ardiente. Desplome del edificio volcánico, tsunamis, terremotos. Lahar Ríos de barro producidos por fusión de hielo o nieve en las cumbres de volcanes elevados. Tsunamis Olas gigantes derivadas de un terremoto submarino por derrumbe de un edificio volcánico. Arrasamiento de poblaciones, cultivos, etc, bajo el lodo (Nevado del Ruiz, 1985) Inundaciones de costas (Krakatoa, 1883). Movimientos de ladera Desprendimientos y deslizamientos Arrasamiento de pueblos y cultivos, por taponamiento de valles. Página 5

6 D. Tipos de erupciones. Queda definido por: Forma y tamaño del cono volcánico. Altura alcanzada por la columna eruptiva. Radio de acción en torno al volcán. Éstos son los indicadores del tipo de erupción y del índice de explosividad. En general, si emite más lava fluidas que piroclastos, el cono será extenso y plano; si, por el contrario, emite muchos piroclastos, su cono será muy abultado y con pronunciadas pendientes. De más efusivos a más explosivos los tipos de erupción son: hawaiana, estromboliana, vulcaniana y pliniana. Es importante tener en cuenta que cada volcán puede cambiar de estilo entre una y otra erupción, o incluso durante el transcurso de la misma, por lo que resulta muy difícil predecir cómo será una erupción. Muchos conos volcánicos están constituidos por una serie de erupciones alternadas: efusivas, con depósitos de coladas de lava, y explosivas, con depósitos piroclastos. Por su disposición en estratos estos volcanes reciben el nombre de estratovolcanes. E. Predicción y prevención de riesgos volcánicos. Métodos de 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 (pequeños temblores, cambios topográficos, variaciones del potencial eléctrico de las rocas, anomalías de gravedad, GPS e interferometría de radar). Se elaboran mapas de riesgo para delimitar las áreas potenciales de actividad volcánica. Métodos de 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 de cenizas y de piroclastos. Refugios incombustibles en caso de nubes ardientes. Página 6

7 4.- Riesgos sísmicos terremotos anuales, 75 son percibidos por la población, 20 son significativos, 1 o 2 catastróficos. A. Causas. Pueden ser de varios tipos: Tectónicas. Erupciones volcánicas. Impactos 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 litosféricas. Teoría del rebote elásticos (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: Foco o hipocentro: lugar en el que se origina el terremoto. Epicentro es la zona de la superficie terrestre situada en la misma vertical que el foco, es el lugar donde la intensidad es máxima. Ondas. Aparatos que detectan los terremotos, sismógrafos y las gráficas que registran son los sismogramas. Además del terremoto paroxísmico o principal, en el sismógrafo se registran otros más débiles que le suelen preceder, denominados precursores, unos días antes del mismo. En los días posteriores, se producen una serie de pequeños terremotos, denominados replicas, que resultan de los ajustes en la superficie terrestre tras ser afectada por el principal. Página 7

8 Tipo de onda Localización Velocidad Movimiento de las partículas P (primarias) Profunda 6-10 km/s Compresión y dilatación (efecto muelle). S (secundarias) Profunda 4-7 km/s En sacudida perpendicular al sentido de desplazamiento del movimiento. L (Love) Superficial 2-6 km/s Movimiento horizontal perpendicular a la dirección de desplazamiento que corresponde con la superficie del terreno. R (Rayleigh) Superficial 1-5 km/s Movimiento elíptico en el sentido de la propagación y en el plano vertical, como la ola del mar antes de romper. B. Parámetros de medida. Son 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 logarítmica de modo que un aumento de un grado en la escala significa multiplicar por 32 veces la energía liberada. 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. Sirve para trazar mapas de isosistas. C. Daños originados por los seísmos. Dependen de: Magnitud del terremoto. Distancia al epicentro. Página 8

9 Profundidad del foco. Naturaleza del sustrato atravesado por las ondas. La densidad de población. Tipos de construcciones. Riesgos derivados: Daños en edificios. Daños en vías de comunicación. Inestabilidad de laderas. Roturas de presas. Rotura de conducciones de gas o agua. Licuefacción. Los terrenos poco consolidados se convierten en fluidos tras la vibración. Tsunamis. Seiches. Olas gigantes en aguas continentales. Desviación de cauces de ríos. Desaparición de acuíferos. D. Métodos de predicción y prevención. Predicción. Los terremotos están asociados a los límites de placas y ocurren con periodicidad casi constante. China: cada 3000 años hay un periodo de sismicidad con periodos de 1000 años de tranquilidad. Observación de 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. Elaboración de mapas de peligrosidad a partir de datos del registro histórico sobre magnitud e intensidad. Elaboración de mapas de exposición (isosistas). Localización de fallas activas por interferometría de radar e imágenes de satélite. Prevención. Medidas estructurales: Construcción con materiales resistentes como la estructura de acero, madera y piedra, eliminando el adobe como material. Normas de construcción sismorresistentes: No modificar mucho la topografía local. Página 9

10 Evitar hacinamiento de edificios. En los suelos rocosos coherentes construcción de edificios equilibrados con refuerzos diagonales de acero, flexibles, con cimientos aislantes, sin cornisas ni balcones y con marquesinas de recogida de cristales. En suelos blandos, edificios bajos, poco extensos. Instalaciones de conducciones flexiones o con cierre automático. Medidas no estructurales: Ordenación del territorio. Protección civil. Educación para el riesgo. Establecimiento de seguros. Medidas de control de seísmos: Provocación de seísmos de baja intensidad. Inyección de fluidos en fallas activas. Página 10