BIOLOGÍA Y GEOLOGÍA 4º ESO. FENÓMENOS ASOCIADOS A LA TECTÓNICA DE PLACAS
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1. LA DEFORMACIÓN DE LAS ROCAS 1.1. TIPOS DE ESFUERZOS Y COMPORTAMIENTO C OMPORTAMIENTO DE LOS MATERIALES Las rocas de la superficie terrestre están sometidas a continuos esfuerzos debido al movimiento de las placas tectónicas, produciendo en ellas deformaciones, que son más evidentes en las zonas de límites de placas.
Los tipos de esfuerzos a los que están sometidas las rocas de la corteza son: Esfuerzo de distensión: originados por fuerzas opuestas y divergentes. Se producen en bordes constructivos. Esfuerzo de comprensión: originados por fuerzas opuestas y convergentes. Típicos de bordes destructivos. Esfuerzo de cizalla/cizalladura: originados por fuerzas paralelas tanto convergentes como divergentes. Típicos de bordes pasivos o límites lí mites transformantes.
Comportamiento de los materiales ante los esfuerzos:
Materiales elásticos: se deforman ante un esfuerzo, pero recuperan su forma original una vez que desaparece el esfuerzo que provoca la deformación. Materiales plásticos o dúctiles: se deforman ante un esfuerzo, pero NO recuperan su forma original una vez que desaparece el esfuerzo que provoca la deformación. Es el caso de los esquistos, lutitas y filitas. Materiales rígidos o frágiles: NO se deforman ante un esfuerzo, solamente cuando el esfuerzo supera el su límite de resistencia se rompen convirtiéndose en materiales frágiles. Como el granito, caliza o cuarzo.
Factores que influyen en el comportamiento de los materiales
Tiempo de actuación del esfuerzo: un esfuerzo lento y continuado provoca que los materiales tengan un comportamiento plástico. Presión y temperatura: el aumento de presión y/o temperatura interna favorecen el comportamiento plástico. Contenido en agua: cuanto más saturados de agua estén los materiales se vuelven más plásticos.
Cuando un proceso metamórfico se produce bajo condiciones de presiones dirigidas y existen minerales que puedan desarrollar un hábito planar o prismático, éstos suelen crecer orientados, disponiéndose perpendiculares a la dirección desde la que se ejercen las presiones máximas. Ej. Pizarra, Esquistos, Gneis. Pizarras y esquistos se han formado a partir de arcillas comprimidas en condiciones de alta presión y temperatura. El gneis se forma por compresión a partir del granito.
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Curvas de esfuerzo-deformación
Tipos de deformaciones de los materiales terrestres a) Fracturas: materiales rígidos sometidos a grandes esfuerzos se vuelven frágiles y se rompen.
Diaclasas: fracturas sin desplazamiento de materiales. Originadas por compresión o distensión. Fallas: fracturas con desplazamiento de materiales. Originadas por todo tipo de esfuerzos.
b) Pliegues: deformaciones plásticas debidas a esfuerzos de compresión. 1.2. DEFORMACIONES POR FRACTURA a) DIACLASAS: son fracturas que NO implican desplazamiento de materiales. Las causas son varias: Esfuerzos tectónicos, como las diaclasas de las charnelas de pliegue. Contracción, como las diaclasas en columna volcánica. Descompresión, como el agrietamiento o lajamiento de los lo s bloques de granito.
Diaclasas de granito por descompresión
Columnas volcánicas por contracción
b) FALLAS: son fracturas con desplazamiento de los bloques de terreno a ambos lados de la fractura. Están originadas por todo tipo de esfuerzos. Elementos de una falla: Plano de falla Labio hundido Labio levantado Salto de falla Dirección Buzamiento
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Tipos de fallas: a) Fallas de salto en buzamiento: movimiento vertical de los bloques de falla. Normal Inversa (cabalgamiento si es muy extensa) Vertical
b) Fallas de dirección o desgarre: movimiento horizontal de bloques de falla. De derecha De izquierda
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Asociaciones de fallas: Fosa tectónica, graben o rift: asociación de fallas normales con la parte central hundida. Macizo tectónico o horst: asociación de fallas normales con la parte central levantada.
1.3. PLIEGUES Son deformaciones plásticas de las rocas, producidas por fuerzas de compresión. Se observan o bservan muy bien en terrenos con varias estratos o capas, ya que aparecen dobladas o curvadas. Elementos de un pliegue: Plano axial Vergencia Flancos Núcleo Charnela Buzamiento
Tipos de pliegues: a) Según la antigüedad del núcleo: Anticlinales Sinclinales
b) Según el sentido de la curvatura: Antiformes Sinformes Neutros
c) Según la inclinación del plano axial: Rectos Inclinados Tumbados
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Anticlinal
Asociaciones de pliegues:
Sinclinorio
Anticlinorio
Isoclinal
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2. CICLO DE LAS ROCAS El ciclo de las rocas es el conjunto de procesos que transforman unas rocas en otras.
Procesos geológicos externos: están causados por la ENERGÍA SOLAR y la FUERZA DE LA GRAVEDAD. Son levados a cabo por agentes geológicos externos (atmósfera, hielo, agua, viento y seres vivos). Son la METEORIZACIÓN, TRANSPORTE, EROSIÓN, SEDIMENTACIÓN y DIAGÉNESIS (formación de rocas sedimentarias por compactación y cementación). Son los responsables del MODELADO del RELIEVE y la FORMACIÓN DE ROCAS SEDIMENTARIAS. Procesos geológicos internos: causados por el CALOR INTERNO de la TIERRA. Son el METAMORFISMO y MAGMATISMO. Son responsables de la formación de MAGMAS, ROCAS MAGMÁTICAS y METAMÓRFICAS.
METAMORFISMO: transformaciones sufridas por las rocas debidos al aumento de presión/temperatura sin alcanzar el punto de fusión. Se diferencian tres tipos: Metamorfismo de contacto: por altas temperaturas, en aureolas de contacto. Caliza → Mármol Metamorfismo de presión: por elevadas presiones. Metamorfismo regional: por elevadas presiones y altas temperaturas. En zonas de subducción y colisión
continental. Lutitas → Pizarras.
MAGMATISMO: proceso de formación y consolidación de MAGMAS (mezcla de rocas fundidas, materiales sólidos, agua y gases). Las causas de fusión de las rocas y formación de magmas son: Aumento de temperatura hasta alcanzar el punto de fusión de las rocas. El calor interno de la Tierra aumenta 30ºC/km (GRADIENTE GEOTÉRMICO) en los primeros kilómetros de profundidad. Las causas son el roce de las placas, la liberación de radiactividad por rocas de la corteza y el contacto con focos de calor procedentes del manto. En los puntos calientes se produce un aporte extra de calor debido al ascenso de materiales calientes de zonas profundas del manto. Disminución de presión, presión, como en las dorsales oceánicas, por la separación de placas. Presencia de fluidos en los materiales, como la corteza oceánica que se hunde en las zonas de subducción.
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Los magmas pueden tener dos orígenes: Procedentes del manto (Magmas básicos): básicos): son ricos en Fe y Mg, y cuando solidifican originan rocas de color oscuro, como el Basalto. Se originan en zonas de PUNTOS CALIENTES, DORSALES y RIFTS. Procedentes de la corteza (Magmas ácidos): ácidos): son ricos en Si, Al y gases y cuando solidifican originan rocas de minerales claros, como la piedra pómez. Se originan en ZONAS de SUBDUCCIÓN.
3. VOLCANES y RIESGO VOLCÁNICO Un volcán es una estructura geológica por donde asciende y sale magma a la superficie terrestre. El origen del magma expulsado por los volcanes es la fusión de rocas de la corteza y parte superior del manto. Los elementos de un volcán son: cámara magmática, chimenea, cono volcánico y cráter. El cono volcánico y el cráter forman el edificio volcánico, volcánico, que puede tener kilómetros de extensión y cientos de metros de altura. El hundimiento del cono cuando la erupción es violenta origina una caldera volcánica. Según el cráter volcánico se pueden diferenciar VOLCANES PUNTUALES y FISURALES. Existen unos 1.500 volcanes activos, es decir, volcanes que han entrado en erupción en los últimos 10.000 años. Están situados en la superficie de los continentes (en cordilleras tipo Andino), islas volcánicas (originadas por puntos calientes o en arcos de islas) y en el fondo oceánico (volcanes submarinos, como las dorsales oceánicas), en zonas de límite de placas: Dorsales, Rifts y Puntos calientes Zonas de subducción
Zonas de mayor actividad volcánica: Cinturón de Fuego del Pacífico (2/3 partes de los volcanes) Cinturón Mediterráneo Dorsal Mesoatlántica Cordillera Andina Rift-Valley africano
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Productos volcánicos: a) Lava: líquida procedente de la fusión de las rocas. Forma coladas o ríos de lava. Puede ser de dos tipos: Tipo aa: viscosa. Tipo pahoehoe: fluida
b) Piroclastos: materiales sólidos que expulsa el volcán, procedentes proc edentes de fragmentos sólidos de lava o rocas de la chimenea. Cenizas: diámetro menor de 2 mm. Permanece suspendida en el aire y cuando sedimenta se denomina Tefra. Lapilli: diámetro entre 2 y 64 mm. Bombas volcánicas: diámetro superior a 64 mm. Tienen forma aerodinámica por el rozamiento con el aire.
La solidificación de la lava y la acumulación de piroclastos determinan la forma del relieve volcánico. c) Gases: proceden de la desgasificación del magma o evaporación del agua. Los gases impulsan la erupción volcánica e influyen de forma decisiva en la violencia de la erupción. Predomina el vapor de agua junto con CO2, CO, SO2, HCl, … Magmas, erupciones y tipos de volcanes a) MAGMA ÁCIDO: rico en sílice, viscoso Se origina por fusión de materiales de la corteza en zonas de subducción (bordes destructivos). Al solidificar origina rocas de minerales claros como la PIEDRA PÓMEZ. Produce erupciones EXPLOSIVAS,: El magma solidifica rápidamente y fluye con dificultad, no dejando escapar fácilmente a los gases Ocasionalmente se originan NUBES ARDIENTES o COLADAS PIROCLÁSTICAS, mezcla de piroclastos y gases a altas temperaturas que se desplazan rápidamente por la ladera del volcán. Se pueden formar CALDERAS por hundimiento del cráter volcánico, debido a que la cámara magmática se vacía rápidamente. Tipos de volcanes que emiten lava viscosa: DOMÁTICOS o PELEANOS: la lava que emiten es tan viscosa que puede taponar el cráter, formando protuberancias llamadas AGUJAS o DOMOS VULCANIANOS o EXPLOSIVOS: emiten lava viscosa, vi scosa, provocando fuertes explosiones y nubes de ceniza, y en ocasiones se originan nubes ardientes. ▪
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b) MAGMA BÁSICO: pobre en sílice, fluido. Se origina por fusión de materiales del manto en las dorsales oceánicas, rifts continentales o zonas de puntos calientes. Al solidificar origina rocas de minerales oscuros como el BASALTO. Produce erupciones SUAVES: los gases escapan con facilidad y la lava fluye originando extensas coladas. Tipos de volcanes que emiten lava fluida: HAWAIANOS o EFUSIVOS (VOLCANES EN ESCUDO): tienen un gran cono aplanado. FISURALES: la lava sale a través de largas fracturas. ▪
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c) MAGMA INTERMEDIO: características intermedias a los dos anteriores. Volcanes de tipo MIXTO o ESTRATOVOLCANES: se caracterizan porque alternan erupciones ricas en lava más o menos fluida con otras ricas en piroclastos por lo que el cono presenta capas alternas de los dos materiales .
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Riesgos volcánicos Originan un número de víctimas pequeño, pero grandes pérdidas económicas. En los últimos 500 años se calcula que ha habido 250.000 víctimas como consecuencia de las erupciones volcánicas. Los riesgos volcánicos dependen de varios factores: 1. Tipo y peligrosidad de la erupción: Cuando el magma es viscoso o muy rico en gases produce explosiones violentas, como los volcanes de tipo Peleano o Vulcaniano. Vulcaniano. Esto puede originar nubes ardientes o coladas piroclásticas, piroclásticas, que se mueven a gran velocidad en contacto con la superficie, arrasando todo a su paso. En otras ocasiones las toneladas de ceniza emitidas han sepultado poblaciones enteras (como sucedió en Pompeya). Cuando el magma es fluido o pobre en gases produce erupciones poco violentas, como los volcanes de tipos Hawaiano, Hawaiano, donde la peligrosidad reside en las extensas coladas de lava que generan. Entre ambos extremos hay diversas formas intermedias. Para medir la peligrosidad del volcán se utiliza el índice de explosividad volcánica (IEV). Se basa en el porcentaje de piroclastos respecto al total de materiales emitidos. Su escala varía de 0 a 8. Un índice de 5 se considera ya peligroso.
2. Riesgos asociados a la actividad volcánica: Flujos de lodo (lahares), (lahares), por fusión de la nieve de la cima del volcán Hundimientos volcánicos, volcánicos , por derrumbamiento del cono volcánico Tsumanis (olas gigantescas), que arrasan las costas Emisión de gases tóxicos o asfixiantes: SO2, SO, H2S, HCl, HF...
¿CÓMO DISMUIR LOS POSIBLES DAÑOS DE UNA ERUPCIÓN VOLCÁNICA?
Medidas de predicción: Conocer a fondo la historia del volcán (¿cada cuanto entra en erupción?, ¿tipo de erupción?, ¿daños provocados en otras erupciones?, …)
Instalar observatorios científicos en la falda del volcán para analizar los síntomas del comienzo de la erupción (pequeños temblores, aumento de la temperatura de las aguas subterráneas, emisiones de gases, etc,…).
Elaborar mapas de riesgo para conocer las zonas donde puede producir más daños. Medidas de prevención: Evitar nuevas poblaciones en zonas de riesgo Realizar obras de ingeniería, como diques para desviar las corrientes de lava, construir refugios incombustibles o casas con tejados semiesféricos Tener medidas previstas para asistir a la población afectada o para evacuar la población si es necesario.
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4. TERREMOTOS Y RIESGO SÍSMICO Concepto Movimientos bruscos del terreno, debido al desplazamiento de grandes bloques a lo largo de una falla. Las zonas de actividad sísmica son:
Límites de placas: Bordes destructivos y pasivos Interior de las placas: Zonas de fallas activas
Teoría del rebote elástico: causa de los terremotos Los terremotos se producen por la liberación brusca de energía elástica acumulada en las rocas cuando se produce la ruptura. Las rocas de la corteza terrestre pueden comportarse plásticamente, acumulando tensiones tensiones durante años hasta hasta un cierto límite en el que se supere la resistencia del material, en cuyo caso se fractura, liberando la energía almacenada y dando lugar a una falla. La energía elástica almacenada durante años se libera se forma repentina en unos pocos po cos segundos. La aparición de microseismos locales antes del terremoto principal indica que la deformación plástica del terreno ya no puede absorber más tensión, y que los labios de la falla están comenzando a ceder ante el esfuerzo. Las réplicas sísmicas que se originan tras el terremoto principal con un retraso de horas o incluso días se producen por una pequeña recuperación de los materiales deformados. La energía se libera en forma de: Calor, Calor, debido a la fricción de los materiales en el plano de falla. Ondas Sísmicas, Sísmicas, que parten del foco o hipocentro . El hipocentro es la zona bajo la superficie de la Tierra a partir de la cual se inicia la fractura de las rocas por la que se libera energía. Las ondas sísmicas se pueden detectar con los simógrafos y quedan registradas en un sismograma.
Elementos de un terremoto
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Ondas sísmicas y su registro Las ondas sísmicas pueden ser de dos tipos: Internas: si viajan por el interior de la Tierra. Existen dos tipos, ONDAS P o Longitudinales y ONDAS S o Transversales. Las primeras son más rápidas, atraviesan todo tipo de materiales y hacen vibrar las partículas en la misma dirección de propagación de la onda. Las segundas, son más lentas, no atraviesan fluidos y hacen vibrar las partículas perpendicularmente a la dirección de propagación de la onda. Superficiales: viajan por la superficie del terreno, son las causantes de los daños del terremoto. Pueden ser de dos tipos, ONDAS R o Reyleigh y ONDAS L o Love. Las primeras tienen una movimiento ondulatorio y las segundas un movimiento transversal.
Las ondas símicas quedan registradas en unas gráficas llamadas SISMOGRAMAS, realizadas por aparatos sensibles a la vibraciones, denominados SISMÓGRAFOS.
Magnitud e Intensidad sísmica Magnitud símica: mide la energía liberada durante un terremoto, es una medida objetiva, ya que no depende de factores externos. Para medirla se emplean varias escalas, la más conocida es la ESCALA DE RICHTER, basada en la amplitud máximas que las ondas sísmicas alcanzaban en el sismograma. Esta medida después se corrige teniendo en cuenta la distancia al epicentro, ya que al alejarnos de él las vibraciones y su amplitud disminuyen. La escala de Richter tiene 9 grados (del 0 al 9, aunque en realidad NO tiene límite superior), y cada grado en la escala supone 30 veces más energía liberada.
Intensidad sísmica: mide los daños causados por el terremoto. Es una medida subjetiva porque depende de factores externos al terremoto, como: - Cantidad de población - Resistencia de las edificaciones - Naturaleza del terreno - Distancia al hipocentro
Para medirla se emplean varias escalas, entre ellas la ESCALA DE MERCALLI modificada, que va del I a XII grados de intensidad.
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RIESGO SÍSMICO Riesgos derivados de los terremotos El mayor riesgo derivado de terremotos se debe al desplome de edificios y a la destrucción de servicios vitales (hospitales,...) y construcciones públicas (rotura de presas, carreteras, puentes,...) que suponen el colapso del orden social, además de los perjuicios de índole psicológica (estado de shock, pánico, estrés). Otros riesgos derivados de la actividad ac tividad sísmica son: La propia vibración del suelo (el terremoto propiamente dicho). Es el riesgo más m ás obvio y más destructivo y causa la mayor parte de los otros riesgos asociados. Por esta razón las construcciones asentadas sobre roca dura soportan mejor los terremotos que las que se asientan sobre terrenos poco consistentes. Licuefacción. Las ondas sísmicas cuando se transmiten en materiales saturados de agua producen vibraciones de las partículas que hacen que pierdan cohesión, debido al aumento de presión de agua en los poros, y da como resultado que el conjunto se comporte como un fluido que no presenta resistencia a la cizalla. Movimientos de tierras. Los deslizamientos de tierras son provocados por la licuefacción o por la propias vibración del suelo en zonas de relieve acusado, siendo éstos una de las causas de riesgo más importante. Incendios. Es el principal riesgo secundario, y se deben a la destrucción de conducciones de gas y tendidos eléctricos. Tsunamis y maremotos. grandes olas marinas con efectos devastadores en las costas, provocadas por terremotos con epicentro en el fondo del mar (maremotos).
Factores que incrementan el riesgo
Cantidad de población expuesta al riesgo Resistencia de las edificaciones
Planificación de riesgos sísmicos Medidas predictivas. Hoy en día no hay posibilidad de predecir un terremoto con total seguridad, segu ridad, pero existen métodos de predicción que nos permiten establecer establecer aproximaciones, como: Definir zonas sísmicas: realizando mapas que delimiten áreas de probable actividad sísmica de determinada intensidad. Estudios sobre precursores sísmicos: son fenómenos que se han observado que preceden a los terremotos. Entre ellos están: Registro de pequeños seísmos que preceden a grandes terremotos Emisión de gases inertes, como el radón Cambios en la velocidad de las ondas sísmicas. Primero decrecen y luego aumentan por la presencia de agua en los poros. La relación V p/Vs disminuye. Anómalos comportamientos de los animales
Medidas preventivas.
Normas de construcción sismorresistentes, sismorresistentes, que regulan la resistencia de los edificios. Disposiciones en planta simétrica, según dos ejes ortogonales Distribución de las masas uniforme en altura, evitando evi tando acumulaciones de masa en plantas bajas Cimentación homogénea para cada bloque Evitar que las canalizaciones pasen de un bloque a otro Medidas de ordenación del territorio, territorio , para evitar grandes densidades de población en zonas de riesgo. Medidas de protección civil: civil : vigilancia, alerta y evacuación.
