1. La energía geotérmica
La energía geotérmica es el calor interno de la Tierra. Aumenta gradualmente con la profundidad (gradiente geotérmico). Por tanto, existe un flujo de calor desde el interior terrestre al exterior, conocido como flujo térmico, responsable de la dinámica interna terrestre.
La distribución del flujo térmico sobre la superficie terrestre no es uniforme, varía en la vertical y en la horizontal.
a) En la vertical, a medida que se profundiza en la corteza las temperaturas aumentan rápidamente. Sin embargo, lo hace más lentamente en el manto y en el núcleo.
b) En la horizontal, el flujo térmico varía de unas zonas terrestres a otras, siendo mayor en zonas delgadas de la corteza como las dorsales, las zonas volcánicas y las zonas de subducción y menor en zonas estables, como los escudos, donde la corteza continental alcanza un mayor grosor.
El calor terrestre se propaga por el interior mediante diferentes mecanismos:
a) En la corteza, el flujo de calor se produce por conducción, es decir, por transferencia de calor a través de la materia. La conducción a través de las rocas de la corteza ocurre a un ritmo lento, por ello actúa de aislante. Las rocas de la superficie se enfrían rápidamente, de ahí el elevado gradiente térmico en la corteza.
b) En el manto, el flujo se produce por convección, es decir, por transferencia de calor mediante el movimiento o circulación de un fluido. Las rocas del manto, a pesar de encontrarse en estado sólido, se comportan como un fluido, al calentarse y ser menos densas, ascienden, para luego descender al enfriarse y ganar densidad. Las corrientes convectivas del manto son uno de los procesos más importantes que ocurren en el interior terrestre, ya que son el principal motor que impulsa el movimiento de las placas litosféricas (recordad tema de la dinámica de placas).
c) En el núcleo, el flujo de calor se produce por convección. La cristalización del hierro en la base del núcleo externo desprende calor que, mediante convección, se transmite hasta la base del manto. En la discontinuidad de Gutenberg, el manto y el núcleo no se mezclan, al ser los materiales muy distintos en cuanto a composición y densidad, pero sí existe una intensa transferencia de calor.
1.2 Origen del calor interno de la Tierra
Como ya hemos estudiado, la energía interna de la Tierra se debe a tres procesos:
a) El calor residual procedente del proceso de formación del planeta, debido a la
colisión de partículas.
b) El calor que se libera por la cristalización del hierro, al formarse el núcleo interno.
c) El calor que produce la desintegración radiactiva de isótopos de elementos como el uranio (U), el torio (Th) y el potasio (K).
Actualmente, la principal fuente de energía es la desintegración radiactiva, que se sigue produciendo. Sin embargo, el calor se genera a un ritmo menor que en el pasado geológico. Como consecuencia de ello, la Tierra se está enfriando continuamente de forma lenta.
1.3 Consecuencias de la dinámica terrestreEl movimiento y la interacción de las placas tectónicas, impulsados por la energía geotérmica, son responsables de los procesos geológicos internos como los procesos de magmatismo y metamorfismo, los fenómenos sísmicos, las orogenias y las deformaciones en la litosfera y los movimientos verticales en la litosfera; así como de la activación de los procesos geológicos externos.
a) El magmatismo. Casi todas las interacciones entre placas producen un aumento de la temperatura en las rocas, capaz de fundirlas generando magma, que posteriormente se enfría dando lugar a rocas magmáticas (repasar el tema del magmatismo y las rocas magmáticas).
b) El metamorfismo. Los movimientos tectónicos generan, además de un aumento en la temperatura del las rocas, grandes presiones que actúan sobre ellas. Las rocas sometidas a estos factores por separado o combinados en estado sólido sufren procesos de metamorfismo, responsables de la formación de nuevas rocas metamórficas (repasar el tema del metamorfismo y las rocas metamórficas).
c) Los fenómenos sísmicos. Son vibraciones que se producen cuando las rocas, al ser sometidas a esfuerzos tectónicos debidos al ascenso del magma o a la interacción entre placas, se rompen y liberan una gran cantidad de energía.
d) La deformación de la litosfera. Las fuerzas que se liberan al interaccionar las placas tectónicas producen deformaciones en las rocas de la litosfera terrestre dando lugar a plegamientos, responsables de la orogénesis o formación de montañas y fracturas que alteran la forma y distribución original de los materiales.
e) Los movimientos verticales de la litosfera. Las placas litosféricas se sitúan sobre el manto sublitosférico, más denso y plástico que les permite moverse no solo en la horizontal, sino también en la vertical, manteniendo así un equilibrio isostático, de manera que cuanto más emerge una placa litosférica sobre la superficie, mayor es también su profundidad.
El equilibrio isostático puede romperse por un movimiento tectónico, los procesos de erosión o el deshielo de un inlandsis (superficies continentales cubiertas por masas de hielo, como Groenlandia).
Como ya hemos estudiado, en los límites de las placas, al interactuar entre ellas, se produce la mayor parte de la actividad magmática, metamórfica, tectónica y sísmica.
2.1 El magmatismo
El magmatismo va a aparecer fundamentalmente en:
a) El magmatismo en los límites divergentes. En los límites divergentes, el material caliente en estado sólido que asciende del manto, por convección, sufre una descompresión y genera magmas:
· En las dorsales oceánicas, los magmas basálticos generan nueva corteza oceánica, formada por rocas básicas como el basalto y el gabro.
· En los rifts intracontinentales, los magmas de naturaleza ligeramente más ácida actúan como una cuña que separa los continentes, al generar rocas volcánicas y plutónicas de composición más variada.
b) El magmatismo en los límites convergentes. En las zonas de subducción, la placa litosférica que subduce se funde por la fricción y las elevadas temperaturas del manto.
c) El magmatismo en los límites transformantes. Aunque las fallas de estas zonas favorecen el ascenso de magmas basálticos, el magmatismo es escaso y las cámaras magmáticas se sitúan a mayor profundidad.
d) El magmatismo en las zonas intraplaca. En el interior de las placas litosféricas, el magmatismo se produce por la existencia de puntos calientes, en los que asciende por convección material sólido pero caliente, que se funde cerca de la superficie.
En las placas oceánicas, el magma alcanza la superficie generando islas volcánicas y volcanes submarinos de rocas básicas.
En las placas continentales, el vulcanismo es escaso, debido al mayor grosor de la litosfera y las rocas magmáticas que se forman presentan una composición más ácida.
2.1.1 Tipos de magmas
Según su contenido en sílice, los magmas se clasifican en
a) Magmas basálticos. Tienen carácter básico y poco contenido en sílice, menor del 50%. Proceden de la fusión de rocas del manto superior.
b) Magmas graníticos. Tienen carácter ácido con alto contenido del sílice, mayor del 65%. Proceden de la fusión de rocas de zonas profundas de la litosfera continental.
c) Magmas andesíticos. Tienen un contenido en sílice entre el 50 y el 60%. Proceden de la fusión de rocas de zonas de la litosfera menos profundas.
El metamorfismo va a aparecer fundamentalmente en:
a) El metamorfismo en los límites divergentes. En las dorsales oceánicas se dan altas temperaturas y bajas presiones. Este tipo de metamorfismo es de contacto o térmico. La circulación de agua muy caliente del mar da lugar a otro metamorfismo característico, el hidrotermal o metasomatismo.
b) El metamorfismo típico de los límites convergentes es el metamorfismo regional. Las condiciones de presión y temperatura varían mucho de unas zonas a otras:
· En las áreas próximas a las zonas de subducción se dan presiones altas y bajas temperaturas.
· A mayores profundidades predominan las temperaturas altas y las presiones son intermedias o bajas.
Por esto en la colisión entre dos placas oceánicas o una placa oceánica y una continental se generan dos cinturones metamórficos paralelos (uno de alta presión cercano a la fosa y otro de baja presión más alejado de ella).
En cambio en la colisión de dos placas continentales se genera un único cinturón metamórfico muy ancho puesto que la presión afecta igual a ambos continentes.
c) El metamorfismo en los límites transformantes. En las fallas transformantes se dan presiones altas o intermedias y bajas temperaturas por lo que tiene lugar un metamorfismo de presión o dinamometamorfismo. Se producen rocas, como las brechas, aunque hay casos donde la fricción es tan intensa que llega a fundir las rocas.
d) El metamorfismo en las zonas intraplaca. Se pueden dar: metamorfismo regional (zonas muy profundas que no suelen aflorar), dinamometamorfismo (ligados a fallas), metamorfismo de contacto (puntos calientes) o metamorfismo de impacto (choque de meteoritos).
Cuando las rocas están sometidas a esfuerzos tectónicos durante largos periodos de tiempo sufren deformaciones. Estas deformaciones son de tres tipos: elásticas, en las que el material recupera su forma original al cesar el esfuerzo; plásticas, cuando el material no recupera su forma, y frágil, cuando se supera el límite de plasticidad y el material se rompe. Cuando las rocas experimentan deformaciones elásticas, se produce lo que se denomina el rebote elástico, responsable de la liberación brusca de gran cantidad de energía que da lugar a un terremoto.
Los fenómenos sísmicos van a aparecer fundamentalmente en:
a) La actividad sísmica en los límites divergentes. La actividad sísmica en las dorsales oceánicas es muy alta, debido a los esfuerzos distensivos a los que están sometidas estas zonas, aunque superficial y de magnitud moderada. Tanto en las dorsales oceánicas como en los rifts continentales también se producen seísmos provocados por el ascenso de magma. Ejemplo: Islandia, Etiopía.
b) La actividad sísmica en los límites convergentes. En las zonas de subducción se localizan los seísmos de mayor magnitud. Los focos sísmicos se localizan en la placa que subduce, a diferentes profundidades a lo largo del plano de la placa que penetra en el manto. Ej: Japón, Chile.
c) La actividad sísmica en los límites transformantes. En los límites transformantes en los que las placas se deslizan horizontalmente una respecto a la otra se generan grandes tensiones, por lo que son regiones de gran actividad sísmica. Ej: Falla de San Andrés (California), Falla Azores-Gibraltar.
d) La actividad sísmica en las zonas intraplaca. La actividad sísmica en el interior de las placas tiene lugar en los puntos calientes y está asociada al ascenso del magma. Ej: Yellowstone (USA).
Las rocas de la corteza terrestre están sometidas a esfuerzos (fuerzas dirigidas) de compresión, de distensión y de cizalla. Aunque no podemos ver cómo se deforman sí que podemos apreciar, en las rocas de la superficie, cómo han sido los esfuerzos que provocaron su deformación y así reconstruir y conocer la actividad tectónica de la zona.
Según la composición y naturaleza fisicoquímica de las rocas, y las condiciones de presión y temperatura, las rocas pueden reaccionar de tres formas diferentes ante los esfuerzos tectónicos:
a) Deformación elástica. El material se deforma cuando se aplica un esfuerzo, pero cuando cesa el esfuerzo, recupera la forma original. Se trata de una deformación reversible, como la de una goma elástica, por ejemplo, que recupera su forma después del esfuerzo.
b) Deformación plástica. Son deformaciones irreversibles que se mantienen después de realizar el esfuerzo. Sería la causante de los pliegues que quedan en los estratos después de estar sometidos a esfuerzos. Un ejemplo de deformación plástica sería el comportamiento de la plastilina que mantiene su deformación después de aplicarle un esfuerzo.
c) Deformación frágil. Cuando se aplica un esfuerzo, el material se fractura. Es una deformación irreversible que se da en materiales rígidos cuando el esfuerzo supera la capacidad de deformación del material. Las fallas se producen por comportamiento frágil de las rocas. Un ejemplo de deformación frágil es el vidrio que se rompe al aplicarle un esfuerzo.
La deformación plástica de las rocas aumenta cuanto mayor sea la presión, la temperatura, la presencia de agua y otros fluidos y el tiempo. Cuanto menores sean estos factores más fácil es que la roca se rompa y se comporte como un material frágil.
Podemos distinguir los siguientes tipos de deformaciones:
1) Deformaciones continuas, en las que el esfuerzo no sobrepasa el límite de rotura: produce pliegues.
2) Deformaciones discontinuas en las que las rocas, al sobrepasar el límite de rotura llegan a romperse. Existen dos tipos:
a) Diaclasas. No existe desplazamiento relativo entre los dos bloques de rocas que se encuentran a ambos lados de la fractura.
b) Fallas. Existe desplazamiento relativo entre los dos bloques de rocas que se encuentran a ambos lados de la fractura.
Los pliegues son deformaciones plásticas de las rocas sedimentarias, que afectan a varios estratos, ante fuerzas compresivas lentas y continuas. Estos esfuerzos compresivos no llegan a romper a las rocas (si lo hicieran, hablaríamos de fallas). Por eso aparecen típicamente en los bordes destructivos.
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS (PARTES) DE LOS PLIEGUES
Para poder clasificar y determinar el origen de un pliegue es necesario que antes se describan las principales partes de un pliegue:
a) Charnela: Es la línea imaginaria de que une los puntos de máxima curvatura del pliegue. Es la línea que une los dos flancos.
b) Flancos: Son cada una de las zonas laterales del pliegue, situadas a ambos lados de la charnela.
c) Plano axial: Plano imaginario formado por la unión de todas las líneas de charnelas de todos los estratos que forman el pliegue. Divide al pliegue en dos partes, dejando un flanco a cada lado. Si el plano axial está inclinado, se dice que está vergiendo o inclinado hacia ese lado.
d) Eje del pliegue o línea de charnela: Es la línea imaginaria formada la intersección del plano axial con un plano horizontal. El ángulo que forma el eje del pliegue con la charnela indica la inmersión del pliegue.
e) Dirección del pliegue: Es el ángulo que forma el eje del pliegue con el norte.
f) Núcleo del pliegue: Es la parte central, interna y más comprimida del pliegue.
g) Buzamiento: Ángulo de cada flanco respeto a la horizontal.
h) Vergencia; ángulo que forma el plano axial del pliegue con un plano vertical.
1) Según el sentido de la curvatura:
2) Según la disposición de las capas:
a) Anticlinal; las capas más antiguas están situadas en el núcleo del pliegue y las más modernas en la parte exterior. Casi siempre son antiformes.
b) Sinclinal; las capas más modernas se sitúan en el núcleo del pliegue y las más antiguas en la parte exterior. Casi siempre son sinformes.
3) Según la inclinación del plano axial:
4) Según la apertura entre flancos:
Los pliegues no son estructuras aisladas, sino que suelen encontrarse asociados a otros pliegues. Se distinguen las siguientes asociaciones de pliegues:
A) Series isoclinales. Los pliegues que intervienen en la serie tienen sus planos axiales paralelos.
b) Anticlinorios. Los pliegues forman en conjunto la estructura de una gran anticlinal, en la que los planos axiales de cada pliegue convergen hacia el interior.
c) Sinclinorios. Los pliegues forman en conjunto la estructura de un gran sinclinal, en la que los planos axiales de cada pliegue convergen hacia el exterior.
Las diaclasas son fracturas de las rocas en las que no hay desplazamiento de los bloques. Si hay desplazamiento, ya no podemos hablar de diaclasas, sino que serían fallas.
14.1.3 Fallas
Las fallas son deformaciones frágiles que se producen cuando las rocas no pueden absorber los esfuerzos a los que están sometidas (los esfuerzos responsables pueden ser compresivos, distensivos o de cizalla). Los materiales se rompen y los fragmentos resultantes se desplazan unos respecto a otros, de forma apreciable. Si no hubiese desplazamiento, hablaríamos de diaclasas.
Las fallas que se producen en la litosfera son las estructuras geológicas responsables de los terremotos. Se trata de fracturas de las rocas en la que, cuando las tensiones superan la resistencia de los materiales, y sobrepasan los límites de la deformación elástica, se produce la fractura de los materiales rocosos produciendo un desplazamiento relativo de los bloques que quedan a ambos lados de la falla, generando una liberación brusca de energía que se propaga en forma de ondas sísmicas.
ELEMENTOS GEOMÉTRICOS (PARTES) DE UNA FALLA
Para poder clasificar las fallas y entender cómo se han formado, es necesario definir los principales elementos de las fallas:
A) Bloques o labios de falla. Son cada una de las dos porciones de roca que están separadas por el plano de falla. Podemos distinguir:
· Bloque superior: Bloque que queda por encima del plano de falla.
· Bloque inferior: Bloque queda por debajo del plano de falla.
B) Plano de falla. Es el plano de rotura a lo largo del cual se desplazan los bloques que se separan en la falla. Puede ser vertical, horizontal o inclinado. El plano se puede determinar, como vimos al hablar del plano axial del pliegue, con la dirección (ángulo que forma el plano de falla con la dirección N-S), el buzamiento (ángulo que forma el plano de falla con el plano horizontal) y el escarpe (distancia medida en la vertical). Debido a la fricción entre los bloques, los planos de falla pueden estar pulidos dando lugar a los espejos de falla. En el plano de falla también pueden aparecer estrías de fallas, marcas rectilíneas que indican la dirección del movimiento de los bloques.
C) Salto de falla. Es la distancia que se ha desplazado un bloque respecto al otro. Se puede medir tanto lateral, como horizontal o verticalmente. El salto neto indicaría la suma de las tres medidas anteriores, y vendría señalado por las estrías de falla.
TIPOS DE FALLAS
a) Falla normal o directa. El bloque superior (el que está sobre el plano de falla) es el bloque hundido. Se produce por esfuerzos distensivos, ya que hay un aumento de la superficie. Aparece en los límites constructivos (dorsales, rifts continentales).
b) Falla inversa. El bloque superior coincide con el bloque levantado. Se produce como consecuencia de esfuerzos compresivos, ya que disminuye la superficie. Aparece en los límites destructivos (orógenos peri e intracontinentales).
c) Falla vertical. No son comunes, el desplazamiento de los bloques se produce sólo en la vertical, nada en horizontal.
d) Falla de desgarre o en cizalla o en dirección. El desplazamiento de los bloques se produce únicamente en la horizontal. Se originan por esfuerzos de cizalla. Son típicas de límites conservativos (fallas transformantes).
ASOCIACIONES DE FALLAS
Las fallas suelen presentarse asociadas a otras, como pasaba con los pliegues, originando asociaciones o sistemas de fallas. En regiones afectadas por fallas normales se distinguen:
a) Horst o macizo tectónico: Bloque levantado que queda entre dos fallas normales.
b) Graben: Bloque que queda más bajo como resultado de movimientos distensivos, entre dos fallas normales.
Una de las consecuencias de la geodinámica interna es la activación de procesos que condicionan y modifican el relieve terrestre. Estos procesos implican:
a) Formación de nuevas rocas y elementos del relieve, resultado del magmatismo, el metamorfismo y las deformaciones tectónicas.
b) Movimientos verticales de la litosfera, debidos a los procesos isostáticos.
c) Activación de los procesos geológicos exógenos que modelarán las nuevas formas de relieve (los estudiaremos el tema siguiente).
4.1 Formación de nuevos elementos del relieve
A) La formación de relieve en los límites divergentes
En los límites divergentes continentales se forman rifts intracontinentales, que son depresiones alargadas ocupadas por las aguas, generando lagos estrechos. En los valles de rift, se pueden encontrar rocas volcánicas formadas a partir de lava expulsada por las fracturas, conos volcánicos e intrusiones magmáticas. Ejemplos de este tipo de valles son el rift africano y el rift del Baikal.
En los límites divergentes oceánicos se forman las dorsales, como la dorsal medioatlántica, que pueden llegar a asomar a la superficie como en el caso de Islandia.
B) La formación de relieve en los límites convergentes
En estos límites, se forman diferentes relieves, según la naturaleza de las placas que colisionan. En ellos se forman los grandes orógenos.
• Los arcos de islas son propios de los límites en los que se encuentran dos placas oceánicas y una subduce bajo la otra. La placa que subduce se funde y genera magmas que originan islas volcánicas: por ejemplo, los archipiélagos de Japón y Tonga.
• Las cordilleras perioceánicas se forman cuando una placa oceánica subduce bajo una placa continental. La actividad magmática debida a la subducción de la placa oceánica engrosa y eleva la litosfera continental, generando una cordillera paralela a la costa. Estas cordilleras se caracterizan por la presencia de picos volcánicos de gran altitud, bajo los que se encuentran abundantes intrusiones de rocas plutónicas. Un ejemplo de este tipo de orógenos es la cordillera de los Andes.
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• Las cordilleras intracontinentales se forman cuando dos placas continentales colisionan. Esta colisión está precedida por un proceso de subducción en el que ha desaparecido progresivamente. la litosfera oceánica que separaba las dos masas continentales. Cuando la masa continental llega a la fosa oceánica, se detiene el proceso de subducción y las fuerzas tectónicas provocan una deformación intensa de la litosfera continental de ambas placas, que se pliegan y fracturan. La litosfera se engrosa, debido a los cabalgamientos, y se eleva, generando una cordillera de gran altitud, como la cordillera del Himalaya y los montes Apalaches.
C) La formación de relieve en los límites transformantes
Los bordes pasivos se caracterizan por la presencia de fallas y la formación de rocas metamórficas cataclásticas, como resultado de las elevadas presiones tectónicas. El caso más famoso es el de la falla de San Andrés.
D) La formación de relieve en las zonas intraplaca
• En la litosfera oceánica, de menor espesor, se forman islas volcánicas. El movimiento de la litosfera sobre el punto caliente origina archipiélagos en los que las islas se encuentran alineadas y dispuestas según la edad de sus rocas, más antiguas cuanto más alejadas del punto caliente, como, por ejemplo, el archipiélago de Hawái o las islas Canarias.
• En la litosfera continental, más gruesa, el magmatismo genera intrusiones magmáticas y con menos frecuencia fuentes termales y procesos volcánicos, cuando la placa litosférica tiene menor espesor y/o el movimiento sobre el punto caliente es más lento. Entonces, los procesos magmáticos pueden llegar a manifestarse en la superficie como en el parque de Yellowstone.
La litosfera terrestre no solo se desplaza horizontalmente sobre el manto sublitosférico como consecuencia de los procesos tectónicos, sino que también experimenta movimientos verticales, que se denominan movimientos isostáticos.
Estos movimientos se producen al alcanzar la litosfera, menos densa, un equilibrio gravitacional sobre el manto más denso, de la misma forma que lo hace un objeto sólido que flota sobre un fluido según el principio de Arquímedes.
De esta forma, la litosfera se eleva cuando aumenta su espesor en profundidad o disminuye el peso que soporta, y se hunde cuando aumenta la carga que soporta en su superficie, modificando, por lo tanto, el relieve terrestre.
5. Los riesgos y sus factores
Muchos procesos, tanto los naturales como los debidos a nuestra actividad, desencadenan fenómenos o eventos que pueden afectarnos o afectar a nuestro entorno. Esos eventos constituyen riesgos.
Un riesgo es la probabilidad de que ocurra un evento que cause daños a personas, a bienes materiales o al medio ambiente.
Si finalmente ocurre uno de estos eventos, lo clasificamos en función de los daños que ocasiona: catástrofe, si los daños son notorios; desastre, si el grado de destrucción es tal que se necesitan ayudas externas, y calamidad, si los daños se prolongan en el tiempo.
5.1 Tipos de riesgos
Cuando hablamos de riesgo, por tanto, nos referimos a la probabilidad de que ocurra un evento perjudicial y no a la ocurrencia de dicho evento. Además, no todos los riesgos son iguales; los agrupamos según su origen:
A) Riesgos naturales; Son los que se deben a procesos naturales y son los más frecuentes. A su vez, los podemos clasificar en función del tipo de procesos naturales que los generan en:
• Riesgos biológicos. Se deben a la actividad de los seres vivos. Por ejemplo, las epidemias o las plagas.
• Riesgos geológicos. Los ocasionan los procesos geodinámicos, tanto los endógenos (volcanes y terremotos), como los exógenos o del modelado del relieve (la meteorización, los movimientos gravitacionales, la dinámica litoral o la dinámica de las aguas continentales superficiales o subterráneas, etc.).
• Riesgos meteorológicos. Se deben a la dinámica atmosférica. Por ejemplo, los rayos, los tornados, los huracanes, las precipitaciones o las sequías. Suelen potenciar los riesgos geológicos.
• Riesgos cósmicos. Están relacionados con eventos del espacio exterior, como la caída de meteoritos o las tormentas solares.
B) Riesgos tecnológicos o culturales; Están relacionados con las actividades humanas. Casi todas las que llevamos a cabo conllevan riesgos, ya que pueden producir daños, tanto por malos usos como por accidentes: desde la construcción de una infraestructura hasta nuestras conductas cotidianas.
C) Riesgos mixtos; Son aquellos riesgos que se relacionan con la intensificación de un riesgo natural debido a la acción humana. Son de este tipo, por ejemplo, los riesgos relacionados con fenómenos gravitacionales en un talud modificado para construir una carretera, o el riesgo de inundación en un valle con las laderas deforestadas.
5.2 Análisis del riesgo
Para enfrentarnos a cualquier tipo de riesgo es de vital importancia analizarlo. Así podríamos intentar predecir cuándo, dónde y con qué intensidad puede ocurrir un evento, tomar medidas para prevenir y minimizar los posibles daños y tratar de corregir determinados factores para reducir el riesgo.
El análisis del riesgo tiene como finalidad predecir, prevenir o corregir los eventos que lo causarían, para reducir al máximo los daños que este pueda ocasionar.
Analizar un riesgo pasa por conocer los factores que lo determinan y que pueden hacerlo más o menos dañino. Estos factores son la exposición, la peligrosidad y la vulnerabilidad y cuanto mayor es su valor, mayor es el riesgo.
A) Exposición; El grado de exposición a un riesgo se calcula cuantificando el número de personas y el valor de los bienes materiales que se verían afectados por el evento responsable del riesgo. El riesgo es mayor cuanto mayor sea la exposición. Por el contrario, la exposición sería nula y no habría riesgo si la zona en la que podría ocurrir el evento está deshabitada o carece de valor.
B) Peligrosidad; La peligrosidad es la probabilidad de que ocurra un fenómeno muy dañino en un lugar y un momento determinados. Para calcular la peligrosidad de un riesgo hay que conocer:
• La distribución geográfica del fenómeno responsable, es decir. las zonas históricamente más castigadas por ese evento y donde, por lo tanto, es más probable que se vuelva a producir.
• El tiempo de retorno, es decir, la frecuencia con la que el evento se repite. Cuanto más se repite un evento, más riesgo conlleva.
• La magnitud del evento al que se debe el riesgo. Cuanto más intenso es el evento, mayor es el riesgo que genera.
C) Vulnerabilidad; La vulnerabilidad es el porcentaje de víctimas mortales o de bienes perdidos que provocaría un evento.
La vulnerabilidad disminuye con la resiliencia, es decir, con el grado de preparación de una población para hacer frente al posible evento. Las sociedades bien preparadas frente a los eventos que las amenazan tienen menor vulnerabilidad y, por tanto, menos riesgo.
5.3 Planificación del riesgo
En las zonas que están sometidas a riesgos, es conveniente realizar una planificación, es decir, un conjunto de medidas para hacer frente a dicho riesgo y para intentar minimizar los daños que se producirían en caso de que el evento tuviera lugar.
Estas medidas son de dos tipos: las predictivas, y las preventivas y correctoras.
A) Medidas predictivas; Sirven para intentar saber cuándo y dónde ocurrirá un evento que implica riesgo. Podemos distinguir:
• La predicción temporal precisa es compleja, pues la mayor parte de los eventos tienen un componente aleatorio. Aún así, algunos eventos se pueden predecir de manera aproximada. Para hacer predicciones a largo plazo, se hacen estudios estadísticos para calcular el periodo de retorno de los eventos. A más corto plazo, se recurre a precursores de los eventos, como la elevación del terreno o las emanaciones de gas previas a erupciones y a terremotos, que se detectan mediante redes de vigilancia.
• La predicción espacial puede ser fácil para eventos muy localizados, como los fenómenos de ladera o las erupciones volcánicas. En cambio, eventos más deslocalizados, como los terremotos, requieren elaborar mapas de riesgo en los que se representan los eventos ocurridos en el pasado y se delimitan así las zonas de alta incidencia.
Los mapas de riesgo se elaboran a partir de las medidas de cada uno de los factores que influyen en el riesgo para un determinado evento. En estas representaciones cartográficas aparecen delimitadas, con diferentes intensidades de color, las zonas en las que es más probable que se produzca un determinado evento de riesgo. Estos mapas son la principal herramienta que nos permite tomar medidas dirigidas a predecir, prevenir y corregir los riesgos.
Pulsando aquí podemos ver algunos mapas de riesgo de España.
B) Medidas preventivas y correctoras; consisten en preparar con antelación el entorno y a sus habitantes para resistir los eventos catastróficos más frecuentes, o incluso para evitar que ocurran. Estas medidas pueden ser de dos tipos:
- Estructurales; Son acciones que implican la construcción de elementos que evitan o contienen los eventos peligrosos. Por ejemplo: la desviación de cauces fluviales para que no inundan zonas habitadas; la aplicación de estructuras sismorresistentes en edificios; la construcción de diques para contener ríos de lava; la construcción de refugios para casos de tornados; etc. Tienen como finalidad reducir la peligrosidad del evento o la vulnerabilidad frente a este.
- No estructurales; No implican construcciones físicas sino acciones administrativas, legales o educativas. Las más frecuentes son:
• La ordenación del territorio. Es un conjunto de normas para distribuir las viviendas y las infraestructuras de una zona de manera óptima y segura teniendo en cuenta los riesgos.
• Los planes de protección civil, que incluyen sistemas de vigilancia y alerta, planes de evacuación, servicios de rescate, etc.
• Otras medidas son la creación de seguros y de fondos de ayudas públicas para mitigar daños; las inversiones para la construcción de medidas estructurales o la educación de la población para reaccionar frente al suceso.
Se han definido los conceptos básicos relacionados con los riesgos y con su gestión y ahora nos centraremos en comentar estos conceptos, en relación con los riesgos geológicos debidos a la geodinámica interna del planeta: los riesgos volcánicos y los riesgos sísmicos.
6. Los riesgos volcánicos
Todos los fenómenos relacionados con los volcanes son potencialmente capaces de causar pérdidas, tanto humanas como materiales o ecológicas. Estos fenómenos implican riesgos directos e indirectos.
6.1 Los riesgos directos
Los riesgos volcánicos directos son los que se deben a la emisión de los productos volcánicos.
Las emisiones volcánicas que suponen riesgos son:
a) Las emisiones de gases. Los volcanes emiten gases tóxicos, como el SO₂, el SH, o el CO₂,. Principalmente lo hacen durante las erupciones, pero también en los períodos de reposo, a través de fumarolas o grietas en la zona volcánica. Estos gases provocan irritaciones y asfixia.
Además, los óxidos de azufre reaccionan con el agua de la atmósfera y provocan lluvia ácida que afecta a los seres vivos, contamina el suelo y deteriora las construcciones.
El dióxido de carbono, que es más pesado que el aire, se acumula en valles o vaguadas que se convierten en trampas en las que se asfixian personas y animales.
b) Las coladas de lava. Los flujos de lava que salen del volcán en erupción pueden cubrir y abrasar cultivos, bosques, obras publicas y construcciones.
c) Los piroclastos. Los piroclastos son los productos volcánicos responsables de la mayor parte de los daños debidos a erupciones. Su capacidad destructiva suele ser inversamente proporcional a su tamaño:
· Las bombas volcánicas causan daños por impacto pero se emiten de forma muy esporádica y a distancia relativamente corta.
· El lapilli y las cenizas se expulsan en gran cantidad y a gran altura. Cuando caen, se acumulan en tejados de los edificios y pueden causar derrubamientos por sobrecarga.
En algunos casos la columna de gases y piroclastos a más de 300°C colapsa y cae por las laderas del volcán, formando flujos piroclásticos o nubes ardientes que arrasan todo lo que alcanzan a su paso.
Las cenizas volcánicas más finas permanecen en la atmósfera en suspensión durante largos períodos y pueden dañar los motores de los aviones y dificultar la visibilidad, causar daños en las vías respiratorias, cubrir plantas y dañarlas y obstruir la llegada de radiación solar a la superficie terrestre, lo que afecta al clima.
d) Las explosiones. Los volcanes pueden explotar de forma muy violenta (erupciones explosivas o freáticas) y generar ondas expansivas muy dañinas o lanzar grandes cantidades de roca a mucha distancia.
e) Los terremotos. Los volcanes suelen generar terremotos de intensidad media antes de las erupciones.
Los riesgos volcánicos indirectos son aquellos que se deben a fenómenos inducidos por la actividad volcánica, pero no causados directamente por los materiales que expulsa el volcán.
Los principales eventos de este tipo son:
a) Los lahares o coladas de barro. Son ríos de barro que se forman al fundirse súbitamente una gran cantidad de nieve o el hielo que cubre zonas volcánicas a consecuencia del calor generado por un volcán.
b) Los tsunamis. Son olas gigantes que se producen a causa de erupciones submarinas o de erupciones en islas en las que gran parte del edificio volcánico se desmorona. La llegada del tsunami a las costas es lo que causa graves daños e inundaciones.
c) Los movimientos de ladera. Son desprendimientos de grandes volúmenes de material del edificio volcánico pendiente abajo. Pueden desencadenarse por las vibraciones del terreno causadas por la erupción o por el propio peso de los materiales.
6.3 Factores que influyen en el riesgo volcánico
Una vez que queda claro que los volcanes son fenómenos peligrosos, analizaremos los factores que influyen en la intensidad de los riesgos que conllevan. Como ya se comentó, el riesgo que suponen estos fenómenos no solo depende del fenómeno en sí mismo, sino de la presencia humana en la zona a la que afectan. Así, los factores que determinan la intensidad del riesgo volcánico son la exposición, la peligrosidad y la vulnerabilidad.
6.3.1 Exposición al riesgo volcánico
Curiosamente, las zonas en las que el vulcanismo es intenso suelen estar muy pobladas y esto hace que, en muchos casos, la exposición sea alta y por tanto el riesgo. Las razones que atraen a las personas a las zonas con vulcanismo activo son varias:
a) La gran fertilidad de los suelos volcánicos por la presencia de sales minerales valiosas para las plantas y por su capacidad para retener la humedad. Esto ha hecho que tradicionalmente hayan sido utilizados para la agricultura y que los asentamientos humanos en estas zonas hayan sido prósperos.
b) La presencia de recursos minerales valiosos en las zonas volcánicas. El magmatismo siempre va asociado a la formación de ciertos minerales como los diamantes o las menas metálicas. La búsqueda de estos recursos también ha atraído personas a estas zonas.
c) La intermitencia de la actividad volcánica. A pesar de que las personas siempre han sido conscientes del riesgo que supone vivir cerca de los volcanes, estos crean una sensación de falsa seguridad cuando permanecen un tiempo inactivos o cuando tienen periodos de baja intensidad.
d) El alcance de las erupciones. Muchas personas que viven a una distancia de volcanes activos confían en que el alcance de las erupciones no sea suficiente como para afectarlas. Sin embargo, en ocasiones esto puede ser muy engañoso, dado que un volcán que ha tenido una actividad moderada durante siglos puede sorprender con una erupción de gran potencia que alcance zonas situadas a muchos kilómetros, tanto de forma directa por las emisiones de piroclastos como de forma indirecta, por el desarrollo de tsunamis o de lahares.
6.3.2 Peligrosidad de los volcanes
La peligrosidad de los volcanes es muy variable y depende, sobre todo, de dos aspectos: A) Del tipo de erupciones que producen. La violencia de una erupción depende de su índice de explosividad, que resulta, como ya se ha explicado, de la temperatura, la viscosidad y la composición del magma que las origina, así como de la presencia de agua en las rocas que rodean a la cámara magmática, que pueden desencadenar erupciones freáticas. En general, recordemos que: Las lavas básicas son muy fluidas y se desplazan rápidamente cubriendo grandes extensiones. Sus gases se liberan con facilidad, por lo que no producen grandes explosiones. Las lavas ácidas, en cambio, son muy viscosas. Fluyen con dificultad y solidifican rápido. Debido a ello, sus gases se liberan con dificultad, se acumulan y provocan grandes explosiones que lanzan al aire una enorme cantidad de piroclastos.
B) El tiempo de retorno. En contra de lo que se pueda pensar, los volcanes que tienen erupciones muy frecuentes y regulares (con un tiempo de retorno bajo), son menos peligrosos que los que tienen tiempos de retorno muy largos o muy variables, ya que estos crean una falsa sensación de seguridad y dan tiempo a que los asentamientos se acumulen en sus alrededores.
6.3.3 Vulnerabilidad frente al riesgo volcánico
Este factor también es muy variable cuando se trata de riesgo volcánico, ya que depende de su planificación, y esta suele ser mejor en sociedades con más recursos económicos que en áreas habitadas por sociedades más pobres. La consecuencia es que volcanes de características similares supongan riesgos muy diferentes dependiendo de la zona en la que se encuentren.
6.4 Gestión del riesgo volcánico
El alto riesgo que suelen Implicar los volcanes hace necesaria una gestión que nos permita anticiparnos a los eventos volcánicos para reducir en lo posible los daños que ocasionan o para contrarrestarlos en caso de que se produzcan.
Por tanto, para la gestión del riesgo volcánico, se necesitan medidas predictivas, preventivas y correctoras.
6.4.1 Medidas predictivas frente al riesgo volcánico
Los fenómenos volcánicos, tanto las erupciones como los indirectos (los lahares o los desprendimientos), son difíciles de predecir por su carácter repentino y porque no se puede precisar la intensidad que tendrán.
Aún así, la vulcanología ha avanzado mucho en los últimos tiempos y dispone de una avanzada tecnología que permite hacer un seguimiento de las zonas volcánicas, de manera que se puede anticipar con una alta probabilidad la ocurrencia de un fenómeno volcánico, sobre todo de una erupción; los lahares y los desprendimientos son mucho más difíciles de predecir.
La predicción espacial es relativamente sencilla dado que las zonas en las que se dan volcanes son casi siempre muy evidentes. Consiste en delimitar esas zonas de peligrosidad volcánica, así como las zonas que quedarían afectadas por la actividad de dichos volcanes.
La predicción temporal, que antes solo se basaba en registrar los episodios anteriores y establecer unos ciertos tiempos de retorno, ahora cuenta con observatorios y redes de vigilancia de las zonas volcánicas para analizar precursores de erupciones como: El aumento de la temperatura del suelo, el abombamiento del terreno, la variación en la cantidad y en la composición de los gases, el temblor armónico como consecuencia de los movimientos rítmicos del magma, pequeños seísmos, las variaciones en el campo electromagnético, las anomalías locales de la gravedad.
6.4.2 Medidas preventivas frente al riesgo volcánico
No se puede hacer nada para evitar una erupción volcánica, pero sí se pueden tomar ciertas medidas para contrarrestar sus efectos y disminuir el riesgo.
a) Medidas preventivas estructurales. Consisten en la construcción de refugios incombustibles para casos de erupciones repentinas que no dan tiempo a la evacuación, o en la adecuación de las viviendas para soportar el peso de los piroclastos, por ejemplo, con tejados muy inclinados para que no se acumulen
b) Medidas preventivas no estructurales. Sobre todo consisten en la aplicación de una adecuada ordenación del territorio acorde con los mapas de riesgo, restringiendo las construcciones en las zonas más expuestas. Su aplicación es problemática, ya que no es fácil desmantelar asentamientos humanos en estas zonas tan atractivas para la población por sus recursos. Por eso es importante desarrollar medidas de protección civil, como la información permanente a la población, el establecimiento de protocolos de evacuación o la preparación de seguros o de fondos para compensar las pérdidas materiales.
6.4.3 Medidas correctoras
Poco se puede hacer para detener las erupciones volcánicas o sus efectos. Hasta la fecha, solo se ha tenido éxito al intentar detener o cambiar el curso de algunos flujos de lava no muy grandes, por ejemplo canalizándolos mediante diques o fosas o enfriándolos con agua. También se ha tenido éxito al evacuar el agua de los lagos de algunos cráteres para evitar la formación de lahares.
7. Los riesgos sísmicos
Cuando las vibraciones que se producen en un terremoto y se propagan a través de las rocas llegan a la superficie de la corteza terrestre, ejercen enormes fuerzas de compresión o distensión sobre los materiales que conforman el terreno, por lo que pueden ocasionar graves desastres que afectan a las personas, a sus construcciones y a los ecosistemas.
Por lo tanto, como en el caso de los volcanes, conllevan riesgos directos e indirectos.
7.1 Riesgos directos
Los riesgos sísmicos directos son los que se deben a los efectos de las vibraciones sísmicas sobre el terreno. Los más destacables son:
a) Las sacudidas del terreno afectan a las construcciones o a los árboles y provocan su desplome o caída.
b) Los desplazamientos del terreno por líneas de falla. Al activarse las fallas durante los terremotos, el terreno puede levantarse, abrirse o deslizarse lateralmente causando derrumbes.
c) Los movimientos de ladera. Las vibraciones sísmicas pueden desestabilizar laderas que eran estables y desencadenar su movimiento pendiente abajo.
d) La licuefacción del terreno. Las vibraciones sísmicas pueden convertir los terrenos poco consolidados y saturados de agua en fluidos incapaces de sostener edificios o en flujos de barro muy destructivos.
7.2 Riesgos indirectos
Los riesgos indirectos son los que no se deben directamente a las vibraciones del terreno pero son inducidos o desencadenados por el terremoto. Los más destacables son:
A) Las averías en infraestructuras peligrosas, como presas, instalaciones de electricidad o de gas, centrales nucleares o redes de abastecimiento y depuración del agua.
Si estas infraestructuras se ven dañadas por un seísmo, conllevan, a su vez, riesgos. Por ejemplo: Riesgo por las inundaciones provocadas por la rotura de las presas, riesgo por explosiones o electrocuciones debidas a la avería, rotura o caída de las instalaciones de gas o de los cables de alta tensión, riesgo por exposición a la radiación provocado por los daños a centrales nucleares, riesgo por contaminación del agua al dañarse las infraestructuras dedicados al abastecimiento de agua potable o a la retirada de aguas residuales.
B) Las modificaciones en las aguas continentales. Los terremotos pueden desviar cauces fluviales, alterar los lechos de los ríos o hacer desaparecer acuíferos, lo que puede resultar desastroso en ciertas zonas.
C) Los tsunamis. Estas grandes olas se producen por las vibraciones de los terremotos submarinos o por los movimientos de terreno derivados de ellos. Al llegar a la costa, tienen gran efecto destructor.
D) Los seiches. Son olas estacionarias que se producen por los terremotos en lagos y embalses. Producen subidas y bajadas rítmicas del nivel del lago que causan retiradas del agua e inundaciones en las orillas.
7.3 Factores que influyen en el riesgo sísmicoComo ocurre con todos los riesgos, el riesgo sísmico en una zona depende de factores relacionados con el propio fenómeno geológico, pero también con los asentamientos humanos y las infraestructuras que hay en la zona.
Como en los riesgos volcánicos debemos estudiar la exposición, la peligrosidad y la vulnerabilidad frente a los mismos.
A) La exposición
Las zonas con mayor exposición al riesgo sísmico son las que tienen una gran población sobre zonas muy propensas a terremotos. Destacan las situadas sobre los bordes de placas, como Japón, el golfo pérsico o la costa occidental de Sudamérica, o las que están cerca de fallas muy activas, como California.
B) La peligrosidad
Este factor depende de la cantidad de energía que se libera en el movimiento de las masas rocosas responsables del seísmo (la magnitud) así como los efectos que produce (su intensidad). Como es imposible saber si en una zona se producirá un temblor imperceptible o un evento catastrófico, la peligrosidad de los seísmos en una zona se calcula en base al registro histórico de dichos seísmos en dicha zona y es un dato meramente estadístico.
C) La vulnerabilidad
Este factor depende de la cantidad de medidas preventivas y correctoras que un país aplique para mitigar el riesgo sísmico. Esto suele estar muy relacionado con el grado de desarrollo y poder económico del país. Según esto, en lo que respecta a la vulnerabilidad frente a los riesgos sísmicos, hay dos tipos de países:
• Los países menos favorecidos que están en zonas con alta sismicidad. Suelen experimentar grandes catástrofes incluso con terremotos de magnitud media, ya que no cuentan con planes de ordenación del territorio, ni con una normativa de construcción de edificios para que resistan los seísmos, ni con programas de preparación de la población para casos de terremoto. Por esa razón, estas zonas tienen un riesgo sísmico muy alto.
• Los países con mayor desarrollo económico y tecnológico situados también en zonas sísmicas. Los efectos de los terremotos aquí suelen ser menores, por el alto grado de preparación tanto de las construcciones como de la población. No obstante, estos países pueden ver incrementado sus riesgo sísmico si sus poblaciones envejecen y cuentan con menor movilidad y capacidad de reacción ante un terremoto, o si su dependencia de la tecnología es demasiado alta, ya que esta queda inservible tras un terremoto y pone en peligro el funcionamiento de servicios esenciales.
7.4 Gestión del riesgo sísmico
El riesgo sísmico es aún más difícil de gestionar que el riesgo volcánico. Las razones son varias: el carácter altamente aleatorio de los terremotos, tanto en su localización espaciotemporal como en su magnitud, la relativamente baja fiabilidad de los precursores sísmicos y la gran extensión de las zonas sistemáticamente activas, que hace mucho más probable que sobre ellas haya poblaciones o infraestructuras.
A pesar de esto, el riesgo sísmico se afronta mediante medidas predictivas, preventivas y correctoras.
7.4.1 Predicción de los terremotos
Como se ha indicado, la predicción de los terremotos es compleja tanto en el espacio como en el tiempo.
La predicción espacial solo es posible mediante mapas de peligrosidad sísmica, basados en episodios anteriores. Para mayor precisión, en la actualidad se pueden localizar las fallas activas, sobre todo las situadas en el margen de las placas, pues es ahí donde se producen el 95% de los terremotos.
La predicción temporal se intenta mediante redes de vigilancia para detectar ciertos precursores sísmicos que tienen lugar por la alteración del volumen de las rocas debido a la aparición en ellas de microgrietas de tensión.
Algunos de estos precursores son:
- La sucesión de muchos seísmos de pequeña magnitud en poco tiempo (enjambres de terremotos).
- La disminución de la velocidad de las ondas sísmicas P al atravesar la zona vigilada.
- La disminución de la conductividad eléctrica de las rocas y el aumento de la del agua.
- El comportamiento anómalo de algunos animales.
- La elevación del terreno.
- La emisión de gas radón (Rn).
- El enturbiamiento de las aguas de la región.
Ninguno de estos precursores ofrece una fiabilidad completa a la hora de predecir un seísmo. Además, muchos de ellos solo sirven a muy corto plazo. Para hacer predicciones a largo plazo funcionan mejor los estudios estadísticos sobre el tiempo de retorno de los terremotos. Si se producen períodos de inactividad mayores a los esperados, se supone que se están acumulando tensiones en la zona de origen del seísmo, por lo que el riesgo se incrementa.
En la actualidad si es posible aplicar medidas preventivas eficaces para resistir los efectos de los terremotos y minimizar sus daños. Las más comunes son las siguientes:
a) Medidas preventivas estructurales. Las más importantes son las técnicas para la construcción de edificios sismorresistentes, que permiten reducir la vulnerabilidad de estos al riesgo, entre ellas destacan: La disposición de las construcciones separadas por amplios espacios, y sobre sustratos coherentes. La instalación de cimientos no rígidos (caucho, muelles) capaces de absorber las vibraciones o de oscilar con ellas sin que el edificio sufra daños. La construcción de edificios simétricos, rígidos y con distribución uniforme de la masa, así se pueden comportar como una unidad independiente del suelo.
b) Medidas preventivas no estructurales. Consisten en elaborar normas de obligado cumplimiento sobre la instalación de estructuras sismorresistentes en zonas de riesgo, la elaboración de mapas de riesgo para la ordenación territorial (distribución de los asentamientos, centrales nucleares, grandes presas...) y establecer protocolos de alerta y evacuación, así como seguros y educación a la población.
7.4.3 Medidas correctoras de los terremotos
Hasta la fecha, no existen, pues no se puede impedir que se produzcan terremotos, ni disminuir su magnitud. Recientemente se investiga intervenir en algunas fallas mediante la inyección de fluidos (como el petróleo) para reducir la fricción entre los bloques y, por tanto, la tensión, o retirar agua del subsuelo, ya que esta puede desencadenar el movimiento de la falla.
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