Unidad 6: Geosfera y Riesgos geológicos internos.

Transcripción

1 Unidad 6: Geosfera y Riesgos geológicos internos.

2 Dinámica de la geosfera. Estudiamos solo la capa superficial (litosfera). La Tierra es un sistema en equilibrio que está en continuo cambio de elevación/denudación. Normalmente ocurren de forma gradual, pero también tienen fases paroxísmicas (cuando la magnitud de los cambios es muy superior a la habitual) que liberan gran cantidad de energía. Son episodios normales que no se puede evitar que ocurran, pero sí paliar sus efectos. Procesos geológicos: Externos: meteorización, erosión, transporte, sedimentación Internos: magmatismo, metamorfismo

3 El ciclo de las rocas. Conjunto de procesos que explican la formación de todos los tipos de rocas a partir de otras rocas.

4 Tectónica de placas. La superficie terrestre está fragmentada en placas rígidas que se deslizan sobre material fluido. Hay 3 tipos de límites: Constructivos (divergentes) dorsales. Destructivos (convergentes) Se destruye litosfera oceánica. Pasivos (transformantes) fallas de deslizamiento lateral.

5 Movimiento divergente Bordes constructivos Dorsales oceánicas Movimiento convergente Bordes destructivos Zona de subducción Movimiento convergente Borde de colisión Orógeno de colisión Movimiento de cizalla Borde pasivo o conservador Falla transformante

6 1. Constructivos (divergentes) dorsales. Una dorsal es una cordillera submarina dividida longitudinalmente por un surco central o rift. En este límite divergente se crea nueva litosfera oceánica.

7 1. Constructivos (divergentes) dorsales. Ejemplo: dorsal Atlántica. (Islandia es una isla situada sobre la dorsal) Riesgos naturales asociados: volcanes submarinos; terremotos de foco profundo (no peligrosos).

8 1. Constructivos (divergentes) dorsales. Falla en Islandia Volcán fisural (Islandia)

9 2. Destructivos (convergentes) Se destruye litosfera. a) Subducción (continental-oceánica y oceánicaoceánica) fosas. b) Obducción (continental-continental) Orógenos de colisión.

10 2. Destructivos (convergentes) Se destruye litosfera. a) Subducción (continentaloceánica y oceánica-oceánica) fosas. La fosa es un límite donde chocan 2 placas; la más densa se mete debajo de la otra, y se funde en la astenosfera. En la placa que no se hunde aparece: - una cordillera volcánica (si es continental). Ej: Los Andes - un arco de islas volcánicas (si es oceánica). Ej: Japón. Riesgos naturales asociados: volcanes y terremotos de foco profundo y superficial (peligrosos). Prisma Orógeno térmico Subducción Arco de islas

11 2. Destructivos (convergentes) Se destruye litosfera. b) Obducción (continentalcontinental) Orógeno de colisión. Chocan dos placas continentales poco densas, y ninguna de ellas puede hundirse en la astenosfera. Las dos se deforman y se pliegan dando lugar a un orógeno de colisión. Ejemplo: Cordillera del Himalaya. Riesgos naturales asociados: terremotos.

12 Cordillera del Himalaya y meseta del Tíbet

13 3. Pasivos (transformantes) fallas de deslizamiento lateral. Ni se crea ni se destruye litosfera. Hay un deslizamiento lateral de 2 bloques de placas. Son muy frecuentes a lo largo de las dorsales. Ejemplo: Falla de San Andrés (California). Riesgos naturales asociados: terremotos de foco superficial (peligrosos).

14 Las placas tectónicas: 1. Euroasiática. 2. Africana. 3. Indoaustraliana 4. Filipina. 5. Pacífica. 6. Cocos. 7. Norteamericana 8. Caribe. 9. Nazca. 10. Sudamericana. 11. Antártica.

15 Fenómenos intraplaca. No están asociados a los límites de placas. La causa puede ser: un punto caliente en la astenosfera (ejemplo: islas Hawaii). fracturas en la litosfera (punto débil).

16 Punto caliente en la astenosfera. Archipiélago de Hawaii.

17 Fracturas en la litosfera. Great Rift Valley africano

18 RIESGOS GEOLÓGICOS. Todo proceso, situación o suceso en el medio geológico, natural, inducido o mixto que puede generar un daño económico o social para alguna comunidad, y en cuya predicción, prevención o corrección han de emplearse criterios geológicos. Clasificación. Naturales. Geodinámica interna: Volcanes; terremotos; diapiros. Geodinámica externa: terrenos expansivos; movimientos de ladera; subsidencias; dunas; inundaciones (geoclimático). Mixtos. (Derivados de actividades humanas) Deforestación: acelera erosión. Construcción de embalses: frenan la erosión. Costeros: colmatación de estuarios y puertos; urbanización y construcción de puertos; alteración de deltas de ríos. Radiación natural por radón en rocas de construcción (provoca cáncer). Inducidos. (Resultantes de intervenciones humanas) Contaminación de aguas y suelos por vertidos. Salinización por sobreexplotación o exceso de riego. Contaminación de aguas por residuos radiactivos. Agotamiento de recursos geológicos y agua. Subsidencias debidas a extracción de líquidos o a edificaciones. Deslizamientos inducidos por excavación de taludes o modificación de relieve Explosiones de gas en minería.

19 RIESGOS VOLCÁNICOS Distribución de los volcanes: Predominan en los límites de placas, especialmente en los límites de subducción del Cinturón de Fuego del Pacífico y en las dorsales oceánicas. En zonas intraplaca también hay por: Punto caliente. Fracturas litosféricas.

20 RIESGOS VOLCÁNICOS. En zonas intraplaca también hay por: Punto caliente (pluma térmica del manto). Ej. Islas Hawaii. Fracturas litosféricas (adelgazamiento por tensiones). Ej. Kilimanjaro (Valle Gran Rift Africano); Islas Canarias (distensión de la Placa Africana).

21 Partes de un volcán. Un volcán es una grieta de la litosfera por donde salen al exterior materiales fundidos del interior. 1. Columna eruptiva Altura que alcanzan los materiales emitidos. 2. Piroclastos. 3. Chimenea Conducto desde la cámara al cráter. 4. Cráter orificio de salida de lava (>1 km: caldera). 5. Cono volcánico Montículo formado por los materiales expulsados. 6. Colada de lava Río o manto de lava que sale del cráter. 7. Cámara magmática Lugar del interior donde se almacena el magma antes de salir. 8. Cono parásito o secundario Suele emitir gases (fumarolas). 8

22 Partes de un volcán. Fumarolas Los volcanes atenuados presentan: Fumarolas fuentes termales (agua caliente) géiseres (fuentes termales en surtidor). Géiser

23 Factores de riesgo: Exposición Las áreas volcánicas están muy pobladas porque son tierras muy fértiles, dan energía y minerales. Vulnerabilidad Depende de las infraestructuras, la educación y la información. Peligrosidad Depende de: el tipo de erupción (gases, lava o piroclastos), el área afectada y del tiempo de retorno.

24 Manifestaciones volcánicas. Gases. Coladas de lava. Piroclastos. Explosiones. Nube ardiente. Domo volcánico. Caldera.

25 Manifestaciones volcánicas. 1. Gases. H 2 O (g), CO 2, SO 2, H 2 S, N 2, Cl 2, H 2. Permiten el ascenso de otros materiales. Cuando escapan con dificultad son más peligrosos. Provocan: molestias respiratorias, muerte por asfixia.

26 Manifestaciones volcánicas. 2. Coladas de lava. Son más peligrosas cuanto más viscosas. El magma puede ser: Ácido (rico en sílice). Básico (<50% en sílice). Provocan: destrozos en cultivos, incendios, cortes de vías, daño en poblaciones, pueden taponar valles causando inundaciones.

27 Manifestaciones volcánicas. Ácido (rico en sílice). Se encuentra en bordes destructivos. Es viscoso. Las coladas son lentas. Hay emisión de piroclastos. Las erupciones son explosivas. Básico (<50% en sílice). Se encuentra en dorsales y zonas intraplaca. Es fluido. Las coladas son rápidas. Produce lavas cordadas. Las erupciones son tranquilas.

28 Manifestaciones volcánicas. 3. Piroclastos. Incluye: cenizas, lapilli y bombas. Son fragmentos sólidos lanzados al aire al pulverizarse la lava. Provocan: destrozos en cultivos, hundimientos de casas, lluvias de barro, nube de polvo que reduce la radiación solar (enfriamiento climático), puede dañar aviones.

29 Manifestaciones volcánicas. 4. Explosiones. Las lavas viscosas son las más explosivas. Índice de explosividad = (piroclastos/material total emitido) x 100 Un volcán puede variar el tipo de erupción (efusivoexplosivo). Cuando entra agua (por un acuífero o agua del mar) en la cámara magmática se convierte en vapor bruscamente, y tenemos una erupción freatomagmática. Provocan: posibles desprendimientos de las laderas del cono, taponando valles y ocasionando inundaciones.

30 Manifestaciones volcánicas. 5. Nube ardiente. Es la caída brusca (a 200 km/h) de la columna eruptiva por la ladera. Abrasa todo a su paso. Los piroclastos incandescentes se fusionan al detenerse, formando una colada. Provocan: combustión, quemaduras, asfixia, destrucción total. Erupción del volcán Santa Helena, 1980.

31 Manifestaciones volcánicas. 6. Domo volcánico. Las lavas muy viscosas taponan el cráter. Provoca: una brusca explosión que agrandará el cráter y saldrá una nube ardiente.

32 Manifestaciones volcánicas. 7. Caldera. Tras la expulsión de muchos materiales, la cámara magmática vacía se desploma y el cráter se agranda (>1 km de diámetro). Puede llenarse de agua. Provocan: desplome del volcán, terremotos, tsunamis.

33 Peligros derivados: Lahares. Son ríos de barro, por fusión de hielo o nieve. Arrasan totalmente las poblaciones, que quedan sepultadas.

34 Peligros derivados: Tsunamis. Son olas gigantescas provocadas por un terremoto submarino (que puede ser al formarse la caldera o al caer materiales en el volcán). Arrasan costas situadas a grandes distancias.

35 Peligros derivados: Movimientos de ladera. Desprendimientos o deslizamientos. Destruyen bienes o producen inundaciones por taponamiento de valles.

36 Tipos de erupciones: 1. Hawaiano. Nula o escasa peligrosidad. 2. Estromboliano. Explosiones frecuentes y poco peligrosas. 3. Vulcaniano. Explosividad media. 4. Pliniano (o Peleano). Explosiones violentas.

37 Tipos de erupciones: (dependen de la viscosidad de la lava). 1.Hawaiano. Nula o escasa peligrosidad. Lava muy fluida y coladas extensas. Cono aplanado (en escudo). Columna eruptiva de 100 m. Ej. Mauna Loa y Kilauea (en Hawaii); Timanfaya (Lanzarote, 1730); Volcán Sierra Negra (Isla Isabela en Galápagos, 2006).

38 Tipos de erupciones: (dependen de la viscosidad de la lava). 2. Estromboliano. Explosiones frecuentes y poco peligrosas. Cono pequeño de piroclastos. No presenta coladas de lava. La columna eruptiva es menor de 1 km. Ej. Estrómboli (Italia); Paricutín (México); Teneguía (La Palma, 1971).

39 Tipos de erupciones: (dependen de la viscosidad de la lava). 3. Vulcaniano. Explosividad media. Lava intermedia, que puede llegar a taponar la chimenea. Abundantes piroclastos. Posible: nube ardiente y erupción freatomagmática. Columna eruptiva entre 1-20 km. Ej. Vulcano (Italia); Nevado de Ruiz (Colombia, 1985).

40 Tipos de erupciones: (dependen de la viscosidad de la lava). 4. Pliniano (o Peleano). Explosiones violentas de piroclastos, cenizas y piedra pómez. Lavas muy viscosas. Formación de domos. Frecuentes: calderas, nubes ardientes, lahares, explosiones freato-magmáticas, avalanchas. Columna eruptiva > 20 km. Ej. Santa Helena (EEUU, 1980); Krakatoa (Indonesia, 1883); Vesubio (Italia, 79 d.c.); Tambora (1815).

41 Métodos de predicción. Conocer la historia del volcán: la frecuencia e intensidad de las erupciones. Hay observatorios que: Analizan los gases emitidos. Registran pequeños temblores y ruidos, con sismógrafos. Detectan cambios en la topografía del volcán, con teodolitos. Detectan variaciones del potencial eléctrico de las rocas que varía con la temperatura, con magnetómetros. Registran anomalías de la gravedad, con gravímetros. Mediante imágenes por satélite se elaboran mapas de riesgo o de peligrosidad. El vulcanismo explosivo es el tipo más difícil de pronosticar.

42 Métodos de prevención y corrección. Desviar corrientes de lava a zonas deshabitadas. Hacer túneles de descarga del agua de lagos en los cráteres, para evitar lahares. Reducir los niveles de los embalses cercanos. Establecer sistemas de alarma y evacuación en caso de emergencia. Prohibir construcciones en lugares de alto riesgo. Construir viviendas semiesféricas o tejados inclinados (para evitar hundimientos por exceso de peso de materiales volcánicos). Construir refugios incombustibles para evitar las nubes ardientes. Establecer restricciones temporales de uso.

43 RIESGOS SÍSMICOS. Pueden tener diversas causas: tectónicas, volcánicas, meteoritos, explosiones nucleares, asentamiento de grandes embalses. Las rocas de la corteza almacenan energía elástica hasta un límite (la resistencia del material). Cuando superan ese límite, se fracturan bruscamente y liberan esa energía en los terremotos (teoría del rebote elástico).

44 Cómo se producen los terremotos?

45 RIESGOS SÍSMICOS. Terremoto o seísmo: vibración de la Tierra producida por la liberación brusca (paroxísmica) de la energía elástica almacenada en las rocas cuando se rompen tras haber estado sometidas a grandes esfuerzos. La energía se libera en forma de calor (fricción) y en forma de ondas sísmicas. Hay 3 tipos de fuerzas causales: Compresivas fallas inversas. Distensivas fallas normales. De cizalla fallas de desgarre.

46 RIESGOS SÍSMICOS. Foco o hipocentro: Zona del interior terrestre desde donde se extiende la energía del terremoto (donde se origina). Epicentro: Zona de la superficie terrestre que está en la vertical del foco, donde la magnitud es máxima. Las ondas sísmicas se transmiten deformando las rocas a su paso, y esto lo captan los sismógrafos. También captan los precursores (temblores previos) y las réplicas (temblores posteriores).

47 Tipos de ondas sísmicas: Profundas: P (primarias) Vibración longitudinal. S (secundarias) Vibración transversal. Superficiales: R (Rayleigh) Movimiento elíptico (como olas al romper) L (Love) Movimiento horizontal perpendicular a la dirección de propagación.

48 Parámetros de medida. Magnitud. Valora la peligrosidad. Es la energía liberada: indica el grado de movimiento que ha tenido lugar durante el seísmo. Se mide con la escala de Richter. La peligrosidad depende de la magnitud y también de la duración. Intensidad. Valora la vulnerabilidad. Depende de: el movimiento, el tipo de sustrato, el tipo de construcciones, la densidad de la población. Se mide con la escala de Mercalli.

49 Magnitud. Valora la peligrosidad, que depende también de la duración. Es la energía liberada: indica el grado de movimiento que ha tenido lugar durante el seísmo. Se mide con la escala de Richter, que valora de 1 a 10 la energía elástica (Es) liberada. Fórmula: Log (Es) = 11,8 + 1,5 M Energía elástica en ergios (1 erg = 10-7 Julios). Magnitud en grados (1 a 10). Es una escala logarítmica.

50 Magnitud. Los terremotos son fenómenos muy frecuentes, pero afortunadamente la mayoría no son destructivos. DESCRIPCIÓN MAGNITUD FRECUENCIA POR AÑO Catastrófico > Destructivo Daños muy importantes Daños moderados Daños ligeros Sentido por casi toda la población Sentido por unos pocos Imperceptible <

51 Magnitud.

52 Magnitud. De qué depende la magnitud de un terremoto? Depende de la superficie de ruptura y el desplazamiento. El gráfico nos permite saber qué magnitud es esperable según la longitud de las fallas activas conocidas en una región. M w km 300 km 80 km 1 m 18 km 4 km 0.3 m 3 m Sin evidencias geológicas 10 m 20 m Superficie de fractura

53 Magnitud. La superficie de ruptura varía según la longitud de las fallas activas conocidas en una región.

54 Magnitud. 4 mm/año 4 mm/año 4 mm/año Falla Gloria 4 mm/año 4 mm/año 5 mm/año 6 mm/año 6 mm/año El desplazamiento se puede obtener a partir de la velocidad de las placas tectónicas implicadas, así como del tiempo transcurrido desde el último terremoto (momento en el que se liberó energía acumulada).

55 Intensidad. Valora la vulnerabilidad. Depende de: El grado de movimiento. La naturaleza del sustrato (peor si es poco consolidado). El tipo de construcciones afectadas. La densidad de la población.

56 Intensidad. El efecto de las ondas sísmicas se puede ver amplificado según el tipo de sustrato. Esto puede hacer que se dañen más las construcciones situadas sobre materiales poco consolidados, aunque estén lejos del epicentro.

57 Intensidad. Se mide con la escala de Mercalli, que tiene 12 grados (del I al XII), desde imperceptible hasta destrucción total.

58 Intensidad. Grado I II III IV V VI VII VIII IX X XI y XII Perceptible sólo instrumentalmente Descripción Perceptible por algunas personas en pisos altos Ligero balanceo de objetos colgados Vibración de puertas y ventanas, balanceo de objetos colgados Caída de objetos ligeros, golpear de puertas y ventanas. Daños ligeros en edificios de mampostería (Tipo A) Temor generalizado, caída de objetos, movimiento muebles pesados, daños moderados en edificios tipo A y ligeros en edificios de ladrillo (B) Mayoría aterrorizada, graves daños en tipo A, moderados en B, movimientos de tierras, cambios caudal fuentes Pánico general, destrucción en tipo A, graves en B y moderados en edificios de hormigón (C), caída de muros, grandes grietas en el terreno Colapso tipo A, destrucción de B y graves de C Colapso A, B y muchos de C, daños graves en presas y puentes, ondulación raíles y pavimento Daños muy graves en todas las estructuras a destrucción total, modificación del paisaje

59 Daños de los seísmos. Daños en los edificios (grietas, desplomes). Daños en las vías de comunicación (dificultades de evacuación). Inestabilidad de laderas (deslizamientos, avalanchas, corrimientos). Rotura de presas (riesgo de inundaciones). Rotura de conducciones de gas o de agua (incendios, inundaciones ) Licuefacción: los sedimentos poco consolidados (arenas, limos) se hacen fluidos, y pueden causar el hundimiento de edificios o flotación de tuberías y depósitos. Tsunamis: olas gigantes devastadoras. (Seiches: olas inducidas en aguas continentales). Desviación del cauce de ríos. Desaparición de acuíferos.

60 Daños de los seísmos. Daños en los edificios (grietas, desplomes).

61 Daños de los seísmos. Daños en las vías de comunicación (dificultades de evacuación).

62 Daños de los seísmos. Inestabilidad de laderas (deslizamientos, avalanchas, corrimientos).

63 Daños de los seísmos. Rotura de presas (riesgo de inundaciones). Rotura de conducciones de gas o de agua (incendios, inundaciones )

64 Daños de los seísmos. Licuefacción: los sedimentos poco consolidados (arenas, limos) se hacen fluidos, y pueden causar el hundimiento de edificios o flotación de tuberías y depósitos.

65 Daños de los seísmos. Tsunamis: olas gigantes devastadoras. (Seiches: olas inducidas en aguas continentales).

66 Daños de los seísmos: tsunamis.

67 Daños de los seísmos. Desviación del cauce de ríos. Desaparición de acuíferos.

68 Predicción de seísmos. Actualmente es un problema sin resolver. No son al azar: en el espacio están asociados a los límites de placas, y en el tiempo siguen cierta periodicidad estadística. Se emplean indicios previos (precursores sísmicos) y se hacen mapas de peligrosidad y exposición.

69 Predicción de seísmos. Indicios previos (precursores sísmicos): Cambios de comportamiento de algunos animales. Disminución de la velocidad de las ondas P. Elevación del suelo. Disminución de la resistividad de las rocas (se fracturan). Aumenta la emisión de radón.

70 Predicción de seísmos. Se hacen mapas de peligrosidad y exposición: Peligrosidad, valorando la magnitud según el registro histórico. Se localizan en fallas activas (responsables del 95% de los terremotos). La mayoría está asociada a los límites de placas. Se detectan por imágenes de satélite y de interferometría radar.

71 Predicción de seísmos. Exposición, uniendo puntos con igual intensidad (daños): isoístas. Mapa de isoístas del terremoto de Lisboa de Se considera el más destructivo en la Península hasta esa fecha. Duró 120 segundos y su intensidad máxima fue X. El terremoto destruyó la mayoría de los edificios en Lisboa y causó muertos. Hubo un devastador incendio que arrasó Lisboa y un tsunami que azotó las costas portuguesas y zona del golfo de Cádiz y causó miles de víctimas.

72 Prevención de seísmos. Reducir la vulnerabilidad y la exposición: Medidas estructurales. Normas de construcción sismorresistentes. Medidas no estructurales. Ordenación del territorio, protección civil, educación para el riesgo y establecimiento de seguros. Medidas de control de seísmos (experimentales).

73 1. Medidas estructurales. Normas de construcción sismorresistentes: Materiales resistentes (acero, piedra, madera). Evitar hacinamiento, que dificulta la evacuación. No modificar mucho la topografía. Conducciones de gas y agua flexibles o de cierre automático. En sustratos rocosos: edificios simétricos, altos, equilibrados, rígidos (reforzar con acero los muros) y flexibles (con cimientos de caucho aislantes que absorben la vibraciones). Deben estar separados entre sí para no chocar. Sin cornisas o balcones y con marquesina. En sustratos blandos: edificios bajos y poco extensos (para evitar vibraciones diferenciales).

74 Normas de construcción sismorresistentes. Edificios en calles de ciudades japonesas. Modelo de vivienda, modular y resistente a sismos con intensidades de hasta 8 grados, de Coste menor de 1000 dólares. Diseñada por arquitectos del Instituto Tecnológico de Massachusetts.

75 Medidas no estructurales. Ordenación del territorio. Protección civil (vigilancia, control, emergencia, alerta y evacuación). Educación para el riesgo. Establecimiento de seguros que cubran los daños.

76 Medidas de control de seísmos (experimentales). Reducir las tensiones acumuladas en las rocas provocando pequeños seísmos, para evitar los mayores. Inyectar fluidos en fallas activas para inmovilizar.