Geologia de la Terra: Energia Interna, Tectònica de Plaques i Riscos

L'Energia Interna del Planeta Terra

La Terra és un planeta geològicament actiu gràcies a la calor que manté el seu interior. A les capes profundes de la Terra es genera calor a causa de la desintegració dels elements radioactius presents en el seu interior. Durant aquest estat inicial de fusió de la Terra, els materials que formaven el nostre planeta es van ordenar per capes segons la seva densitat, de manera que es va situar la matèria més pesant en el centre i la més lleugera en les zones més externes. Des d’aleshores, la Terra s’ha anat refredant molt lentament fins a l’època actual, en què la calor que encara conté en el seu interior produeix importants processos geològics com les erupcions volcàniques i els terratrèmols. Una prova evident de la calor interna de la Terra és l’augment de la temperatura que es produeix amb la profunditat, anomenat gradient geotèrmic. Aquest augment té un valor mitjà d’uns 3ºC per cada 100 metres de profunditat.

L'Energia Geotèrmica: Font Renovable

L’energia tèrmica és la que prové de la calor interna de la Terra. Es tracta d’una font d’energia renovable. Així, aquest tipus d’energia només és aprofitable quan el gradient geotèrmic d’una zona és prou elevat com per aconseguir altes temperatures a profunditats raonables. A vegades, en zones amb un gradient geotèrmic elevat hi ha aigua subterrània que, en escalfar-se, pot ascendir ràpidament per les esquerdes del terreny fins a la superfície, i originar d’aquesta manera els guèisers.

Producció d'Electricitat Geotèrmica

El procés de producció d'electricitat mitjançant energia geotèrmica segueix els següents passos:

1. S’injecta aigua en el subsòl.
2. L’aigua s’escalfa gràcies a la calor existent a la zona i ascendeix en forma de vapor.
3. El vapor fa girar la turbina, que, al seu torn, posa en funcionament un generador de corrent elèctric.

Les instal·lacions destinades a l’obtenció d’energia per mitjà d’aquest procediment s’anomenen centrals geotèrmiques.

Ús Domèstic de l'Energia Geotèrmica

Consisteix en l’ús directe d’aigua calenta d’origen termal en els circuits de calefacció.

Ús Terapèutic de les Aigües Termals

També cal considerar la utilització de les aigües termals amb finalitats terapèutiques o fins i tot lúdiques, com el cas dels balnearis.

La Litosfera Terrestre i les Plaques

La litosfera és la capa externa de la Terra formada per l’escorça i la part més exterior del mantell. A causa de l’ascens de la calor des de zones profundes, aquesta capa es troba fracturada en diversos fragments anomenats plaques litosfèriques. Existeixen vuit plaques principals; les altres són més petites i es diuen subplaques. Les vuit plaques principals són:

• Pacífica
• Nord-americana
• Sud-americana
• Nazca
• Euroasiàtica
• Africana
• Indoaustraliana
• Antàrtica

Litosfera Oceànica: Característiques

És més prima i més densa. Damunt seu s’instal·la l’aigua dels oceans.

Litosfera Continental: Característiques

És més gruixuda i menys densa. Coincideix amb les zones emergides. La placa Pacífica, composta només per litosfera oceànica, constitueix una excepció. L’estudi dels diferents tipus de relacions entre les plaques ha originat la teoria de la tectònica de plaques. Alfred Wegener, el 1912, va fer un primer pas cap a la teoria de la tectònica de plaques en enunciar la seva teoria de la deriva continental. Fa 300 milions d’anys la Terra estava emergida i en forma d'un continent anomenat Pangea, envoltat per un oceà Pantalassa.

Proves de la Deriva Continental

Proves Geogràfiques

La coincidència de les costes d’alguns continents, com les costes atlàntiques de l’Amèrica del Sud i l’Àfrica, indica que aquests continents estaven units i després s’han separat.

Proves Paleontològiques

La presència de fòssils dels mateixos organismes en diferents continents també indica que aquests van deure estar units en el passat.

Proves Geològiques

Existeixen antigues formacions geològiques molt semblants en regions separades pel mar, com les restes de grans serralades formades fa uns 300 milions d’anys que es troben tant a l’Amèrica del Nord com al nord d’Europa.

Proves Biològiques

Alguns organismes, en evolucionar després de separar-se els continents, han donat lloc a espècies diferents que tenen un origen comú.

Límits de Plaques Tectòniques

Límits Divergents: Creació de Nova Escorça

Es produeix quan un corrent de magma ascendeix fins a xocar amb una placa, la trenca i la separa en dos fragments. Quan aquesta fractura té lloc en la litosfera oceànica es generen les dorsals (unes serralades submarines en les quals hi ha una gran activitat volcànica); aquesta activitat genera nova escorça oceànica. Quan la fractura es produeix en la litosfera continental es generen els rifts. (Conceptes clau: dorsal oceànica, rift, litosfera oceànica, litosfera continental, magma, astenosfera).

Límits Convergents: Col·lisió i Subducció

Es produeixen quan dues plaques xoquen l’una contra l’altra. En aquests casos, la litosfera continental sempre queda per sobre de l’oceànica perquè és més gruixuda i menys densa. Es poden produir tres casos de convergència: entre una placa oceànica i una de continental, entre dues plaques continentals, i entre dues plaques oceàniques.

Convergència: Placa Oceànica i Continental

En aquest cas, la placa oceànica s’enfonsa a sota de la continental en el procés anomenat de subducció. Les principals conseqüències són la creació en els continents de grans serralades de muntanyes amb activitat volcànica i la formació de profundes fosses marines. (Conceptes clau: litosfera continental, litosfera oceànica, pla de Benioff, magma, astenosfera).

Convergència: Dues Plaques Continentals

Quan xoquen dues plaques continentals, es pleguen formant serralades intracontinentals. Aquest fenomen s’anomena col·lisió continental.

Convergència: Dues Plaques Oceàniques

Quan xoquen dues plaques oceàniques, es produeix una subducció: una s’enfonsa sota l’altra i es forma un arc d’illes volcàniques i una depressió normalment molt profunda que s’anomena fossa marina. (Conceptes clau: litosfera oceànica, magma, pla de Benioff, astenosfera).

Límits Transformants: Desplaçament Lateral

Les plaques llisquen lateralment sense pujar l’una sobre l’altra. Provoquen una intensa activitat sísmica i volcànica, però no hi ha destrucció ni creació d’escorça (també anomenats límits neutres).

Deformacions i Fractures de la Terra

Les conseqüències de les forces provocades per l’energia interna de la Terra també es poden observar a una escala més petita. L'estudi de les deformacions es classifica segons la seva magnitud:

Estudi de les Deformacions

Mesotectònica

Quan les estructures deformades mesuren entre 1 metre i un quilòmetre de longitud.

Macrotectònica

Quan les estructures mesuren entre 1 i 1.000 quilòmetres de longitud.

Deformacions: Plecs

Quan les roques són plàstiques (deformables), el terreny forma unes ondulacions anomenades plecs. Es produeixen sota els efectes de forces de gran intensitat. Es produeixen quan hi ha esforços de compressió i les roques afectades són plàstiques, deformables. Les forces han de ser molt intenses i actuar durant molt temps, perquè les roques es dobleguin sense trencar-se.

Elements d'un Plec

• Xarnera: Zona de màxima curvatura d’un plec.
• Pla axial: Pla imaginari que passa per les xarneres dels diversos estrats. Divideix el plegament en dues parts d’inclinacions oposades.
• Eix de plegament: Lloc en què el pla axial toca la superfície del terreny.
• Flancs: Laterals del plegament, a tots dos costats de la xarnera.

Tipus de Plecs

• Anticlinals: Es produeixen quan els estrats més antics es troben en el nucli i els més moderns en els flancs.
• Sinclinals: Es produeixen quan els estrats més antics es troben en els flancs i els moderns en el nucli.

Fractures: Falles i Diàclasis

Quan les deformacions de les roques superen el seu límit de ruptura, el material cedeix i es produeixen fractures.

Diàclasis

Són fractures de les roques que es caracteritzen perquè entre els blocs es produeix una separació o esquerda, però no hi ha desplaçament d’un bloc respecte de l’altre. Es produeixen quan els materials no tenen capacitat per a deformar-se i es trenquen quan són sotmesos a esforços laterals.

Falles

Es tracta de fractures de les roques en les quals els blocs resultants es desplacen l’un respecte de l’altre. El moviment pot ser vertical, horitzontal o una combinació de tots dos. Les roques resisteixen l’esforç sense deformar-se fins que es trenquen. El trencament sempre és brusc, per la qual cosa quan es produeix va acompanyat de fenòmens sísmics (terratrèmols).

Elements d'una Falla

• Bloc elevat: Bloc que es troba desplaçat cap amunt respecte de l’altre.
• Bloc enfonsat: Bloc desplaçat cap avall respecte de l’altre.
• Salt de falla: Desplaçament produït entre els dos blocs.
• Pla de falla: Superfície sobre la qual s’ha produït el desplaçament dels blocs.

Tipus de Falles

• Falla normal: Es produeix per forces de distensió, de separació. En una falla normal, el bloc enfonsat descansa o es recolza sobre el pla de falla.
• Falla inversa: Es produeix per forces de compressió. El bloc aixecat descansa o es recolza sobre el pla de falla.
• Falla horitzontal o transformant: Es produeix quan les forces actuen en la mateixa direcció i el desplaçament entre els blocs és horitzontal. El pla de falla és vertical.

Sovint les falles no estan aïllades sinó que es troben associades i creen elements del relleu més grans, com els massissos tectònics o les fosses tectòniques.

El Risc Volcànic: Perillositat i Vulnerabilitat

Perillositat Volcànica

Depèn dels tipus d’erupció volcànica i dels processos que porta associats. Les erupcions explosives són les més perilloses.

Exposició al Risc Volcànic

Depèn del grau de presència humana a les zones d’influència dels volcans.

Vulnerabilitat Volcànica

Està relacionada amb la qualitat de les construccions i les infraestructures, que poden estar millor o pitjor adaptades al risc volcànic de la zona.