Geosfera I: procesos internos y recursos de la Geosfera. autor: profesor Jesús Melero (*) Las palabras o frases en negrita, cursiva y subrayado hacen alusión

Geosfera I: Geosfera I: procesos internos y procesos internos y recursos de la Geosfera.recursos de la Geosfera.

autor: profesor Jesús Meleroautor: profesor Jesús Melero

(*) Las palabras o frases en (*) Las palabras o frases en negrita, cursiva y subrayadonegrita, cursiva y subrayado hacen alusión a la hacen alusión a la redacción redacción ““literalliteral”” de los epígrafes del programa de los epígrafes del programa de Selectividad (curso de Selectividad (curso

2006/07). En cursiva y subrayado, a los conceptos básicos recomendados en ese 2006/07). En cursiva y subrayado, a los conceptos básicos recomendados en ese mismo programa.mismo programa.

En este bloque 2 de contenidos se estudian los apartados del En este bloque 2 de contenidos se estudian los apartados del ““subsistema subsistema GEOSFERAGEOSFERA”” del del programa de programa de ““SelectividadSelectividad”” (*) (*). Los recursos minerales y . Los recursos minerales y energéticos de la Geosfera y los impactos de su extracción y uso se estudiarán energéticos de la Geosfera y los impactos de su extracción y uso se estudiarán juntos sin diferenciar si se han originado por procesos geológicos internos o juntos sin diferenciar si se han originado por procesos geológicos internos o externos.externos.

Los apartados 4 y 5 (procesos geológicos externos: el suelo, sistemas fluvial, de laderas y Los apartados 4 y 5 (procesos geológicos externos: el suelo, sistemas fluvial, de laderas y litoral; dinámica, riesgos asociados e impactos) constituirán el contenido del bloque litoral; dinámica, riesgos asociados e impactos) constituirán el contenido del bloque 6:6:Geosfera IIGeosfera II..

Se incluirán, para repasar, conceptos básicos de geología: sobre Se incluirán, para repasar, conceptos básicos de geología: sobre procesos procesos geológicosgeológicos en general e en general e internos en particularinternos en particular; y sobre la estructura y dinámica de las ; y sobre la estructura y dinámica de las placas litosféricasplacas litosféricas, que, aunque se supone que se conocen de 4º ESO y 1º bach., es , que, aunque se supone que se conocen de 4º ESO y 1º bach., es necesario comprender bien para abordar el tema de los riesgos geológicos y la necesario comprender bien para abordar el tema de los riesgos geológicos y la explotación de los recursos y sus impactos, así como para la correcta resolución de las explotación de los recursos y sus impactos, así como para la correcta resolución de las cuestiones cortas y de aplicación propuestas en exámenes de Selectividad referidas a cuestiones cortas y de aplicación propuestas en exámenes de Selectividad referidas a riesgos, recursos e impactos de la Geosfera. riesgos, recursos e impactos de la Geosfera.

En la Geosfera se suceden procesos geológicos que originan la formación de materiales (sedimentos, magma, y rocas ígneas, sedimentarias y metamórficas). Algunos de estos procesos ocurren en el interior de la Tierra (corteza y manto, básicamente) y dependen de las variaciones de presión y temperatura: se llaman procesos internos. Otros ocurren en la superficie terrestre por interacción de las rocas con los subsistemas externos a la geosfera: la atmósfera, la hidrosfera y la biosfera. Se llaman procesos externos.

jmelero presentaciones CTM II 2

Aunque dichos Aunque dichos procesos se estudiarán procesos se estudiarán en el último bloque de la en el último bloque de la asignatura, ambos tipos asignatura, ambos tipos de procesos se de procesos se encadenan, suceden y encadenan, suceden y solapan en el tiempo y solapan en el tiempo y en el espacio en el en el espacio en el denominado denominado ciclo ciclo geológicogeológico, esquema , esquema conceptual útil para conceptual útil para adquirir una visión de adquirir una visión de conjunto de la Geología y conjunto de la Geología y de la dinámica de la de la dinámica de la geosfera:geosfera:

2.1. PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS2.1. PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS


1.1.Estructura y composición de la Estructura y composición de la geosfera.geosfera.

La geosfera es la parte de nuestro planeta formada por minerales y rocas, normalmente en estado sólido. Se formó por acreción (crecimiento por agregación de materia) de meteoritos, asteroides, cometas,… en sucesivos impactos, a lo largo de varios centenares de millones de años durante la etapa de condensación de la nebulosa que originó, además de nuestro planeta, el resto de los cuerpos del sistema solar. Se individualizó, condensó y adquirió su propia órbita planetaria hace alrededor de 4.600 millones de años.


La fase no volátil (densa y con tendencia al estado sólido) estaba formada por silicatos y metales, que, tras una fusión generalizada por elevación de la temperatura, se pudieron separar por densidades: los metales (Fe, Ni…) formando el núcleo, y los silicatos, formando el manto (silicatos de Fe y Mg) y la corteza (silicatos de Al, Ca, Na, K)

La fase volátil, formada por agua, gases y elementos ligeros (CO2, metano, amoniaco, hidrógeno, etc.), en parte procedentes de algunos componentes de cometas y meteoritos, de la actividad volcánica y del enfriamiento de la geosfera, fue dando lugar con el tiempo a la atmósfera, a la hidrosfera y a la biosfera.

El estudio del interior de la geosfera se comenzó a finales del S. XIX y principios del XX mediante La sismología, la ciencia que estudia el origen, los mecanismos de propagación y los efectos de las ondas sísmicas (movimientos vibratorios que transmiten la energía mecánica radialmente desde el hipocentro o foco donde se desencadena un terremoto en el interior de la corteza profunda o manto superior.


Su aplicación al conocimiento del interior de la Su aplicación al conocimiento del interior de la Tierra: tipos de ondas sísmicas y su propagación por el Tierra: tipos de ondas sísmicas y su propagación por el interior de la Tierra. Importancia de la densidad de las interior de la Tierra. Importancia de la densidad de las

rocas para explicar la estructura del planeta.rocas para explicar la estructura del planeta.

Este apartado se debe repasar en el texto de 1º de Este apartado se debe repasar en el texto de 1º de bach. Y especialmente, los conceptos básicos: bach. Y especialmente, los conceptos básicos: onda onda sísmica, ondas primarias (longitudinales o sísmica, ondas primarias (longitudinales o compresivas), ondas secundarias (transversales o compresivas), ondas secundarias (transversales o de cizalla) y ondas superficialesde cizalla) y ondas superficiales..

Los científicos han concebido dos modelos distintos para tratar de explicar la estructura, composición y dinámica del interior de la geosfera:

• Modelo geoquímico:

Divide a la geosfera en 3 capas concéntricas o unidades: corteza, manto y núcleo. Las diferencias de composición y/o estructura (densidad, rigidez) en cada una de estas capas varía al llegar a determinadas profundidades,

ocasionando discontinuidades sísmicas

que se detectan por cambios bruscos

en las velocidades de propagación

de estas ondas.


Se deben tener claros los conceptos Se deben tener claros los conceptos básicos: básicos: corteza terrestre (corteza corteza terrestre (corteza continental y corteza oceánica), manto continental y corteza oceánica), manto (superior e inferior), núcleo (externo e (superior e inferior), núcleo (externo e interno)interno)


Modelo dinámico:Modelo dinámico:Una nueva concepción de Una nueva concepción de la estructura y dinámica de la estructura y dinámica de la geosfera, planteada la geosfera, planteada inicialmente en la Teoría inicialmente en la Teoría de la Deriva continental de de la Deriva continental de A. Wegener y después en A. Wegener y después en las Teorías de la extensión las Teorías de la extensión de los fondos oceánicos y de los fondos oceánicos y de la de la Tectónica de placasTectónica de placas de la litosfera (ya en el de la litosfera (ya en el último tercio del siglo XX), último tercio del siglo XX), han interpretado el interior han interpretado el interior terrestre formado por terrestre formado por unidades concéntricas que unidades concéntricas que tienen distinto tienen distinto comportamiento mecánico, comportamiento mecánico, según sus propiedades según sus propiedades físicas fundamentalmente, físicas fundamentalmente, e indistintamente de su e indistintamente de su composición química o composición química o mineralógica. mineralógica.

Estas unidades, desde la Estas unidades, desde la superficie hacia el interior, son: superficie hacia el interior, son: Litosfera, astenosfera, Litosfera, astenosfera, mesosfera y endosferamesosfera y endosfera

- La astenosfera se considera una unidad de dudosa interpretación,

incluida dentro del manto superior, que puede llegar hasta los 250 km de profundidad de media. En ella, los materiales (peridotitas, silicatos de Fe y Mg) pueden estar parcialmente fundidos (entre un 3 y un 30 %) debido al aumento del gradiente geotérmico, a la presencia de algunos elementos radiactivos y a que las presiones reinantes aún no son excesivamente elevadas: en los lugares de “descompresión” de la litosfera (rift y dorsales), se acelera el proceso y porcentaje de fusión generándose cámaras magmáticas y actividad volcánica subaérea o submarina.

Conceptos básicos que se deben tener muy claros: litosfera, astenosfera, y también, aunque menos importantes: mesosfera, endosfera,.


- La - La litosferalitosfera es la unidad superior de la es la unidad superior de la geosfera que tiene un comportamiento geosfera que tiene un comportamiento de sólido rígido. Constituida por la de sólido rígido. Constituida por la corteza (continental u oceánica) más corteza (continental u oceánica) más una porción de manto subyacente, una porción de manto subyacente, ““manto litosféricomanto litosférico”” que puede llegar a que puede llegar a una profundidad variable desde 50km, una profundidad variable desde 50km, debajo de las zonas más calientes del debajo de las zonas más calientes del manto (dorsales, puntos calientes y manto (dorsales, puntos calientes y zonas de subducción), hasta 150 km, zonas de subducción), hasta 150 km, debajo de las zonas más frías bajo los debajo de las zonas más frías bajo los cratones o zonas más antiguas y rígidas cratones o zonas más antiguas y rígidas de las cortezas continentales.de las cortezas continentales.

Energía interna de la Tierra: origen y mecanismos de transmisión (flujo térmico y corrientes de convección

mantélicas). Deformación de los materiales terrestres: pliegues y fallas. Tectónica de Placas. Isostasia


La Tierra posee La Tierra posee energía propiaenergía propia que conserva, en gran medida, que conserva, en gran medida, desde sus orígenes. Se manifiesta de distintas maneras: campo desde sus orígenes. Se manifiesta de distintas maneras: campo magnético (debido a la diferencia de velocidad de rotación de sus magnético (debido a la diferencia de velocidad de rotación de sus núcleos metálicos: interno, sólido y externo, fluido), campo núcleos metálicos: interno, sólido y externo, fluido), campo gravitatorio (debido a su masa), energía mecánica, debida a sus gravitatorio (debido a su masa), energía mecánica, debida a sus movimientos internos y a su propagación por vibración movimientos internos y a su propagación por vibración (terremotos), energía química, debida a la posibilidad de establecer (terremotos), energía química, debida a la posibilidad de establecer reacciones químicas entre sus distintos componentes, y reacciones químicas entre sus distintos componentes, y energía energía térmicatérmica, debida al calor que conserva en su interior., debida al calor que conserva en su interior.

2. Procesos geodinámicos internos.2. Procesos geodinámicos internos.


En las capas más superficiales En las capas más superficiales de la Tierra, la variación de la Tª de la Tierra, la variación de la Tª con la profundidad (con la profundidad (gradiente gradiente geotérmicogeotérmico) es de unos 3 ) es de unos 3 ºC/100 m. Sin embargo, este ºC/100 m. Sin embargo, este gradiente disminuye en el manto gradiente disminuye en el manto y en el núcleo, donde las y en el núcleo, donde las temperaturas oscilan entre los temperaturas oscilan entre los 4.000 y 6.000 ºC solo. 4.000 y 6.000 ºC solo.

El calor en el interior de la El calor en el interior de la Tierra se puede transmitir Tierra se puede transmitir mediante: radiación, conducción mediante: radiación, conducción o convección.o convección.

Mapa del “flujo térmico” en la superficie terrestre

Nuestro planeta está perdiendo calor continuamente, a razón de 1, 5 Nuestro planeta está perdiendo calor continuamente, a razón de 1, 5 unidades de flujo térmico (HFU) de media. (1 HFU = 10-6 cal/cm2 ). unidades de flujo térmico (HFU) de media. (1 HFU = 10-6 cal/cm2 ). Sin embargo, hay zonas de la superficie terrestre que irradian más Sin embargo, hay zonas de la superficie terrestre que irradian más calor (rift, dorsales, zonas de subducción, erógenos y puntos calor (rift, dorsales, zonas de subducción, erógenos y puntos calientes) y otras más frías, que coinciden con los núcleos más calientes) y otras más frías, que coinciden con los núcleos más antiguos y rígidos (cratones) de los continentes.antiguos y rígidos (cratones) de los continentes.

En el núcleo externo y en la astenosfera (y de alguna manera en todo el manto) se producen corrientes convectivas, movimientos de flujo debidos a diferen-cias de temperatura y densidad). Estos lentos movimientos en el interior de la astenosfera justifican la extensión de los fondos oceánicos, los movimientos divergentes o de separación de placas y la “deriva de los continentes”.


El calor almacenado en el núcleo metálico (conductor) intenta “escapar” hacia el exterior a través del manto silicatado (refractario, no conductor) y en gran medida lo hace mediante unas estructuras ascendentes de disipación de calor por radiación y flujo: las “plumas del manto ”. Su “salida al “exteriror” produce los “puntos calientes”.

La litosfera terrestre está La litosfera terrestre está compartimentada en unidades a compartimentada en unidades a modo de piezas de un puzle modo de piezas de un puzle esférico que reciben el nombre de esférico que reciben el nombre de placas litosféricasplacas litosféricas. . Pueden ser oceánicas, continentales o mixtas, según el tipo de corteza que contengan. Las principales se representan en el mapa:


Tipos de límites entre placas. Movimientos relativos y actividad

característica de cada tipo de límite.

- Límites divergentes cuando se establecen fuerzas que actúan en sentidos opuestos (en los rifts y en las dorsales oceánicas), también se llaman constructivos por generar nueva corteza y litosfera oceánica.

- - Límites convergentesLímites convergentes ( (destructivosdestructivos) cuando se ) cuando se producen movimientos de aproximación entres dos placas. producen movimientos de aproximación entres dos placas. Pueden originar Pueden originar subducciónsubducción (introducción de una placa (introducción de una placa bajo otra). bajo otra). Si subduce una placa oceánica bajo otra oceánica se Si subduce una placa oceánica bajo otra oceánica se generan generan arcos de islas volcánicasarcos de islas volcánicas (Japón, Filipinas, (Japón, Filipinas, Caribe…). Caribe…). Si subduce una placa oceánica bajo otra continental, se Si subduce una placa oceánica bajo otra continental, se gene-ran gene-ran cordilleras de tipo andinocordilleras de tipo andino en los márgenes en los márgenes continentales.continentales.Si colisionan dos placas continentales, se producen Si colisionan dos placas continentales, se producen orógenos alpinosorógenos alpinos o de colisión. o de colisión.

- Límites neutros, se establecen a lo largo de fallas transformantes en las que existen un desplazamiento lateral entre las dos placas (ej: falla de San Andrés o transformante Azores-Gibraltar).


T. Wilson estableció que la dinámica litosférica podía considerarse como un ciclo de procesos que se iniciaba con la fracturación de un continente en un rift, continuaba con la formación de océanos, subducción y colisiones hasta concentrar de nuevo las cortezas continentales en supercontinentes.

Conceptos básicos: placa litosférica, expansión (extensión) oceánica, Conceptos básicos: placa litosférica, expansión (extensión) oceánica, dorsales oceánicas, falla transformante, zona de subducción, gradiente dorsales oceánicas, falla transformante, zona de subducción, gradiente geotérmico, puntos calientes, ciclo de Wilson, orógenos o cordilleras de geotérmico, puntos calientes, ciclo de Wilson, orógenos o cordilleras de plegamiento.plegamiento.

2.2. RIESGOS DE LOS PROCESOS GEOLÓGICOS 2.2. RIESGOS DE LOS PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOSINTERNOS


3.1. Vulcanismo. Productos volcánicos. Factores que

determinan el tipo de vulcanismo. Distribución de las áreas volcánicas y su relación con la

Tectónica Global. Vulcanismo reciente en las Islas Canarias y en áreas volcánicas en la

Península Ibérica. Áreas de riesgo volcánico en España. Planificación de los riesgos

volcánicos.

Conceptos básicos: volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico y Conceptos básicos: volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico y cámara magmática), erupciones volcánicas, tipos de erupciones (erupciones cámara magmática), erupciones volcánicas, tipos de erupciones (erupciones explosivas y no explosivas), bombas volcánicas, lapilli, cenizas volcánicas, coladas explosivas y no explosivas), bombas volcánicas, lapilli, cenizas volcánicas, coladas volcánicas.volcánicas.

3. Riesgos relacionados con la geodinámica interna

VOLCANISMO Y RIESGO VOLCÁNICO (1)

ACTIVIDAD VOLCÁNICA• Productos volcánicos

-Gases: 70 % H2O, 15 % CO2, 5% N, 5% S… -Lavas: Ácidas (felsicas) “aa” – en bloque

Básicas (máficas) “pahoehoe” – cordadas -Piroclastos: (bombas, lapillo y cenizas)

• Edificios volcánicos -Conos de cenizas Lavas ácidas (solo piroclastos)

-Estratovolcanes Capas alternantes de coladas y piroclastos-Conos en escudo Lavas básicas (solo coladas de lava)

• Actividad atenuada Fumarolas, fuentes termales…


FACTORES DE RIESGO VOLCÁNICO

- Peligrosidad: probabilidad de ocurrencia- Magnitud del riesgo o Grado de peligrosidad: depende del tipo de

erupción (de la temperatura del magma, proporción de gases y viscosidad de la lava, las ácidas son más viscosas). Se mide con el: Índice de explosividad (IEV): proporción % piroclastos/total extruido

- Exposición o valor de lo que es susceptible de sufrir daños

• Riesgo social (nº de víctimas): suele ser bajo• Riesgo económico (daños materiales): variables

- Vulnerabilidad o fragilidad: proporción daños/superficie


ZONAS DE ACTIVIDAD Y RIESGO VOLCÁNICO

• Z. de intraplaca (puntos calientes en corteza oceánica o continental) . Son espacios generalmente reducidos con actividad atenuada o de erupciones frecuentes de composición basáltica (básica) o intermedia

• Z. de rift y dorsales. Erupciones frecuentes de tipo basáltico (la mayoría submarinas)

• Z. de subducción (cinturón circumpacífico y franja mediterráneo-asiática. Erupciones periódicas ácidas o intermedias con alto IEV y riesgo. Ocasiona la gran mayoría de los volcanes aéreos activos.



CLASIFICACION DE VOLCANES POR INDICES DE EXPLOSIVIDAD

VOLCANISMO Y RIESGO VOLCÁNICO (2)VOLCANISMO Y RIESGO VOLCÁNICO (2)

erupciones freato-magmáticas lahares (violentas coladas de barro) movimientos de laderas tsunamis cambios climáticos

coladas de lava lluvias de piroclastos y cenizas emisiones de gases contaminación de acuíferos nubes ardientes

RIESGOS ASOCIADOSRIESGOS DIRECTOS

jmelero presentaciones CTM II 19Algunas de las Erupciones Volcánicas que han causado más muertes en el mundo.

VolcánVolcán PaísPaís AñoAño VEIVEIMuertesMuertesEstimadEstimad

as as

TAMBORATAMBORA IndonesiIndonesia a

1811815 5 6-7 6-7 92,000 92,000

KRAKATOAKRAKATOA IndonesiIndonesia a 188 188 6 6 36,417 36,417

MONT MONT PELÉEPELÉE

MartiniqMartinique ue

1901902 2

unknunknowow 29,025 29,025

NEVADO NEVADO DEL RUIZDEL RUIZ

ColombiColombia a

1981985 5 3 3 25,000 25,000

MOUNT MOUNT UNZENUNZEN Japan Japan 179179

2 2 unknunknown own 14,300 14,300

LAKILAKI Iceland Iceland 1781783 3

unknunknowow 9,350 9,350

GALUNGGUGALUNGGUNGNG

IndonesiIndonesia a

1881882 2 4 4 4,011 4,011

VESUBIOVESUBIO Italy Italy 79 79 unknunknowow 3,360 3,360

Nevado del Ruiz estrato-volcán ubicado en los Andes septentrionales de la Cordillera Central de Colombia.

Con 5.321 m. de altitud.Erupcionó en 1985 y los piroclásticos

que fundieron su manto glaciar generaron varios flujos de lodo

(LAHARES), que avanzaron cuesta abajo, entre 70 y 100 km. Viviendas campesinas fueron devastadas a su paso. La población de Armero fue la

más afectada al quedar completamente arrasada y morir

cerca de 21.000 de sus 25000 habitantes; también perdieron la vida

otros 3000 habitantes en otros lugares. Los flujos de lodo causaron,

además, 5.000 heridos y la destrucción de unas 5.000 viviendas.


Algunas de las Erupciones Volcánicas más grandes que han existido en el

mundo

VolcanVolcan PaísPaís AñoAñoKm3Km3

extruidoextruidoss

TAMBORATAMBORA IndonesIndonesiaia 18151815 100100

TAUPOTAUPO New New ZealandZealand 186186 100100

ANIAKCHAANIAKCHAKK AlaskaAlaska 3450 yr 3450 yr

agoago 5050

CRATER CRATER LAKELAKE USAUSA 6850 ago6850 ago 30-4030-40

KIKAI-KIKAI-AKAHOYAAKAHOYA JapanJapan 6300 ago6300 ago 30-4030-40

KUWAEKUWAE VanuatuVanuatu 14521452 32-3932-39

SANTORINISANTORINI GreeceGreece 3600 ago3600 ago 30-3330-33

PINATUBOPINATUBO PhilippiPhilippinesnes 19911991 1010

KILAUEAKILAUEA HawaiiHawaii 1983-1983-presentpresent 22

ST HELENSST HELENS USAUSA 19801980 11

El volcán Pinatubo (Filipinas), tras 500 años de inactividad entró en erupción en junio de 1991. Los principales daños fueron causados por flujos piroclásrticos, cenizas y deslizamientos de tierras provocados por lluvias. Miles de casas fueron destruidas. Se contaron solo unos 1.000 muertos porque varios miles de personas pudieron ser evacuadas de las áreas circundantes. Las cenizas arrojadas permanecieron en la atmósfera más de un año formando una extensa y alargada nube que al reflejar la luz solar, produjo en leve enfriamiento (de algunas décimas) en la temperatura general del planeta.


Posibilidad de adopción de medidas para desviar corrientes de lava (explosiones, diques, fosas…Enfriamiento con agua de la superficie de coladas para variar su cursoTúneles para evacuar cursos de agua y lagos para evitar lahares

MEDIDASCORREC-TORAS

Construcción de tejados en cúpula o con fuertes pendientesReforzamiento de sistemas de comunicaciones

Estructu-rales

Ordenación del territorio en base a mapas de riesgosMedidas preventivas de protección civil (información a la población y planes de evacuación)

NoEstructu-

ralesMEDIDASPREVEN-

TIVAS

Método histórico: cálculo del periodo de retornoRedes de vigilancia de precursores volcánicos:- variación en cantidad y composición de gases emitidos - registro sísmico- tremor armónico (ruidos rítmicos)- aumento de temperatura del subsuelo- variaciones isotópicas del agua- alteración de valores magnéticos y gravimétricos- deformaciones del terreno (geodesia)

Prediccióntemporal

Mediante mapas de peligrosidad (zonas susceptibles de activ. volcánica. Es difícl predecir el tipo de erupción porque puede variar el magma

Predicciónespacial

MEDIDASPREDICTIVAS

PLANIFICACIÓN DE RIESGOS VOLCÁNICOS

Documents

Geosfera I: procesos internos y recursos de la Geosfera. autor: profesor Jesús Melero (*) Las palabras o frases en negrita, cursiva y subrayado hacen alusión