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TEMA 6. GEOSFERA Y RIESGOS GEOLÓGICOS

Guión del tema

1. Dinámica de la Geosfera 2. Riesgos geológicos 3. Riesgos volcánicos 4. Riesgos sísmicos

Desarrollo del tema

1. Dinámica de la Geosfera

Geosfera. Sistema terrestre de estructura rocosa que sirve de soporte a los demás situados en su parte más superficial, fuente de recursos minerales y energéticos.

Repaso de la estructura de la Geosfera

La geosfera representada 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.

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1.a Procesos geológicos externos

• En la parte más superficial, forman el sistema de denudación o desgaste sobre el que actúan los agentes geológicos externos movidos por la energía solar .

• 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 1º C por cada 33 metros de profundidad en los primeros kilómetros.

• Las causas de este calor: calor residual de la formación del planeta, de origen profundo, y desintegración radiactiva , 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.

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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 = PxVxE Tabla de riesgos de McGraw.

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3. Riesgos volcánicos 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.

3.a Distribución geográfica de los volcanes

• Se calculan unos 40.000 volcanes en la Tierra, sólo unos 10.000 por encima del nivel

del mar, y de ellos 800 activos actualmente. • Situación en los límites de placa , sobre todo en zonas de subducción del cinturón de

fuego del Pacífico; también en dorsales (Islandia) y en zonas intraplaca (Hawai, Canarias, Kilimanjaro).

• Motivos: • Punto caliente o zona situada por encima de una pluma térmica (Hawai) • Fracturas o puntos débiles de la litosfera (Canarias)

3.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

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 de modo que los países pobres suelen sufrir más las consecuencias.

• Peligrosidad. Depende de la magnitud del propio fenómeno y por ello de factores como:

• Productos y procesos asociados al vulcanismo • Tipo de erupción • Distribución geográfica • Área total afectada • Tiempo de retorno

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Producto/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.

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.

Destrozos en los cultivos, incendios, cortes en vías de comunicación, arrasan pueblos, taponan valles produciendo inundaciones.

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.

Destrozos en cultivos, hundimiento de viviendas, lluvias de barro, enfriamiento del clima (suspensión), daños en los aviones.

Explosiones Dependen de la viscosidad del magma. Índice de explosividad (VEI) = (Piroclasto s/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.

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 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.

Daños por combustión, graves quemaduras, asfixia por inhalación de aire y polvo al rojo, destrucción total de bienes materiales.

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.

Desplome del edificio volcánico, tsunamis, terremotos.

Lahar Ríos de barro producidos por fusión de hielo o nieve en las cumbres de volcanes elevados

Arrasamiento de poblaciones, cultivos, etc. bajo el lodo (Nevado del Ruíz, 1985)

Tsunamis Olas gigantescas derivadas de un terremoto submarino por derrumbe de un edificio volcánico.

Inundaciones de costas. (Krakatoa, 1883)

Movimientos de laderas

Desprendimientos y deslizamientos Arrasamiento de pueblos y cultivos, por taponamiento de valles.

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• Tipo de erupción Queda definido por: - forma y tamaño del cono volcánico - altura alcanzada por la columna eruptiva - radio de acción en torno al volcán

Ver Libro Mc Graw.

3.d Predicción y prevención de riesgos volcánicos

• 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. • 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

30.000 terremotos anuales, 75 son percibidos por la población, 20 significativos, 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.

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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 Epicentro Ondas

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

4.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. Sirven para trazar mapas de isosistas. Libro Mc Graw.

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4.c Daños originados por los seísmos Dependen de:

• Magnitud del seísmo • Distancia al epicentro • Profundidad del foco • Naturaleza del sustrato atravesado por las ondas • La densidad de población • Tipo de construcciones • Riesgos derivados:

• Daños en edificios • Daños en vías de comunicación • Inestabilidad de laderas • Rotura de presas • Rotura de conducciones de gas o agua • Licuefacción • Tsunamis • Seiches • 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. China: cada 3000 años hay un periodo de sismicidad con periodos de 1000 años de tranquilidad.

• Observación de precursores sísmicos:

o Cambio en el comportamiento de los animales o Disminución de la velocidad de las ondas P o Elevación del suelo o Disminución de resistividad de las rocas o Aumento de emisiones de radón o Variación en los niveles de agua de los pozos o 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.

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• Prevención • Medidas estructurales:

o Construcción con materiales resistentes como la estructura de acero, madera y piedra, eliminando el adobe como material.

o Normas de construcción sismorresistente Libro Mc Graw. ƒ No modificar mucho la topografía local ƒ Evitar hacinamiento de edificios ƒ En suelos rocosos coherentes construcción de edificios equilibrados con

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

ƒ En suelos blandos, edificios bajos, poco extensos ƒ Instalación de conducciones flexibles o con cierre automático.

• Medidas no estructurales:

o Ordenación del territorio o Protección civil o Educación para el riesgo o Establecimiento de seguro o Medidas de control de seísmos:

ƒ Provocación de seísmos de baja intensidad ƒ Inyección de fluidos en fallas activas