Geologia: La Terra, els seus recursos i riscos

1. Geologia: Constitució i dinàmica de la Terra

1.1. Definició i camps d'estudi

GEO = de la Terra
LOGIS = estudi, ciència -> Geologia és l'estudi de la Terra, la seva formació, estructura interna, els seus materials, els processos que s'hi desenvolupen i la seva història.

1.2. Constitució (Materials)

• Estructura interna de la Terra -> Geofísica
• Composició química -> Geoquímica
• Minerals -> Mineralogia
• Roques -> Petrologia

1.3. Dinàmica (Processos)

• Processos de formació de roques -> Petrogènesi
• Mecànica i deformació de roques -> Tectònica
• Tectònica a escala global -> Tectònica Global
• Tectònica actual i terratrèmols -> Neotectònica
• Modelat del relleu -> Geomorfologia

1.4. Geologia Històrica

• El temps en geologia
• Ritme dels processos geològics
• Mètodes de datació -> Geocronologia
• El registre fòssil -> Paleontologia

1.5. Branques de la Geologia

• Geologia Regional: Estudi d'unitats geològiques particulars. Exemple: Pirineu.
• Geologia Aplicada: Geotècnia, prospecció minera, hidrogeologia, geologia del petroli, geologia ambiental.

2. Geologia Ambiental

Tracta de la interacció de l'ésser humà amb el medi geològic. És la branca de la geologia que estudia la influència dels factors i processos geològics sobre l'hàbitat humà i la seva activitat (i a l'inrevés...).

2.1. Àrees d'acció

• Gestió dels recursos geològics (utilitats)
• Gestió dels riscos geològics (salvaguardar)
• Geoconservació (protegir)

2.2. Objectiu

Interacció - Geologia - Home (recursos, riscos, patrimoni geològic) -> Consciència ambiental -> Ordenació, conservació, gestió territorial, desenvolupament sostenible.

3. Recursos Geològics

Qualsevol element sòlid, líquid o gasós que es troba a l'escorça terrestre i que es presenta en concentracions òptimes per a la seva explotació i aprofitament.

Concepte més generalista de la geologia ambiental: Qualsevol element que presenta un valor econòmic, cultural, científic o paisatgístic (incorpora el patrimoni geològic).

3.1. Tipus de Recursos Geològics

• Renovables: Aigües
• No renovables:
  • Minerals i roques industrials
  • Materials energètics
  • Pedres precioses

3.2. Impacte dels Recursos Geològics

Visual, edàfic, atmosfèric, acústic, geològic, geotècnic, hidrogeològic, ecològic i socioeconòmic...

3.3. Reducció de l'impacte ambiental

1. Avaluació de l'impacte
2. Restauració
3. Protecció i conservació

4. Risc Geològic

Risc Geològic = Perillositat Geològica x Vulnerabilitat de l'espai/població

Probabilitat d'efectes de caire geològic adversos per a la salut humana, els béns o el medi ambient.

4.1. Factors del risc geològic

• Perillositat geològica
• Vulnerabilitat

La perillositat (hazard), fa referència a la probabilitat que es produeixi un determinat fenomen natural, d'una certa freqüència i magnitud, amb conseqüències potencialment negatives.

La vulnerabilitat fa referència a l'impacte del fenomen sobre la societat. L'increment de la vulnerabilitat (exposició/població) ha comportat l'augment dels riscos naturals.

4.2. Tipus de Riscos Geològics

1. Riscos associats a processos interns: (molt difícils de predir) Risc volcànic, Risc sísmic.
2. Riscos associats a processos externs: Inestabilitats gravitatòries, Subsidència, Allaus, Inundacions, Dinàmica litoral.
3. Riscos induïts directament per l'activitat humana: Generalment provenen de problemes geotècnics o de la mala execució de les obres d'enginyeria.

4.3. Gestió dels Riscos Geològics

Cadena d'actuacions:

1. Predicció
2. Prevenció i mitigació (mesures estructurals i no estructurals)
3. Intervenció immediata
4. Diagnosi post-mortem

5. Patrimoni Geològic (Earth Heritage, Geological Heritage)

Conjunt de béns naturals de valor científic, cultural o educatiu que permeten reconèixer, estudiar i interpretar la història de la Terra i els processos que l'han modelada.

• Constitueix l'únic registre de la història del planeta. Inclou formacions i estructures geològiques, paisatges geomorfològics i jaciments minerals i paleontològics, la major part dels quals es defineixen com a no renovables.
• Diferents nivells d'amenaça.
• Necessitat de protecció per a generacions futures.

5.1. Tipologia de valors patrimonials geològics

• Valor paisatgístic
• Valor de registre de processos geològics

5.2. Amenaces sobre el Patrimoni Geològic

• Pressió urbanística, industrial i de desenvolupament d'infraestructures.
• Vandalisme (comercial, col·leccionisme, científic, grafitisme).

5.3. Principals impactes

• Dany físic
• Destrucció parcial o total del paisatge i dels afloraments
• Pèrdua de visibilitat o d'accés

6. Geoconservació

Conjunt d'estratègies encaminades a avaluar, preservar i fomentar el coneixement i ús del patrimoni geològic com a recurs cultural.

6.1. Etapes de la Geoconservació

1. Inventari i valoració del patrimoni geològic -> selecció d'espais.
2. Establir mesures de protecció -> Programes d'educació i divulgació. Ordenació del territori.

7. El Globus Terrestre: Regions fisiogràfiques del planeta. La litosfera

7.1. El Globus Terrestre

• Sistema tancat: intercanvi d'energia però no de matèria.
• Litosfera, hidrosfera, biosfera, atmosfera: Sistemes oberts: intercanvi d'energia i matèria.

Les “4 esferes” són el resultat d'un llarg procés de diferenciació/segregació al llarg dels temps geològics.

• Procés de contracció/condensació gravitatòria d'un núvol de gas i pols, compost bàsicament de H i He (hipòtesi de la nebulosa primitiva).
• El material més dens i amb punt de fusió més alt (Fe i Ni) cap al nucli.
• Silicats a les envoltes.
• Gasos i aigua formaren a la perifèria l'atmosfera i hidrosfera primitives.

7.2. Les Esferes de la Terra

7.2.1. Atmosfera

N (78%), O (21%), CO2 i vapor de H2O. Té el seu origen en les emanacions de la Terra en formació, desconeixem quina part en va poder escapar. A més, s'ha modificat per:

• Emanacions volcàniques
• Fixació de CO2 en sediments carbonàtics
• Aport de O2 per fotosíntesi

Des del punt de vista geològic la seva importància rau en la seva baixa densitat i viscositat que la fa moure's amb facilitat, essent un agent geodinàmic important.

7.2.2. Hidrosfera

Inclou oceans, però també l'aigua dolça dels rius, llacs, glaceres i l'aigua subterrània.

• Oceans: 71% superfície de la Terra; 97% volum H2O
• Glaceres: 2.2% volum
• Aigua subterrània: 0.6% volum
• Lacs: 0.02% volum
• Rius: 10-4% volum

La gran capacitat calorífica fa que els oceans complementin la funció de termostat de l'atmosfera, regulant l'estat tèrmic de la Terra. Continu reciclatge: mar-atmosfera-rius (cicle hidrològic) tot i conformar una petita fracció, són molt importants com a agents morfogenètics.

7.2.3. Biosfera

Des del fons oceànic fins a diversos km en l'atmosfera. No només les altres esferes influeixen sobre ella. Els éssers vius alhora influeixen en els processos geològics:

• Font de sediments i producció de roques
• Font d'alteració i destrucció

7.2.4. Litosfera (Objecte principal d'aquest curs)

Capa més externa de la Terra, la més accessible i en la que els geòlegs centrem els nostres estudis.

7.2.4.1. Mètodes Geofísics

• Mesurar les propietats físiques del subsòl
• Inferir la seva composició i propietats mecàniques

Entre els més importants:

• Sismologia
• Gravimetria
• Geomagnetisme

Sismologia: estudi de la propagació de les ones sísmiques o elàstiques alliberades en un terratrèmol.

7.2.4.2. Capes de la Terra

• Capes composicionals: Escorça (Si, Al), Mantell (Si, -Al, Fe, Mg), Nucli (Fe, +Ni, molt dens).
• Capes mecàniques:
  • Litosfera: rígida i freda, inclou escorça i part del mantell superior.
  • Astenosfera: més tova i parcialment fosa.
  • Mantell inferior: rígid.
  • Nucli extern: Fos.
  • Nucli intern: Sòlid.

7.3. Regions Fisiogràfiques

Els accidents geogràfics són l'expressió externa de la dinàmica litosfèrica.

• Fons o conca oceànica
• Dorsal oceànica
• Fossa oceànica
• Plataforma i talús continental
• Serralada muntanyosa (inclou conques intramuntanyoses i plateaus elevats)

• Continents: 840 m
• Oceans: -4640 m

7.4. Diferències entre continents i conques oceàniques

1. Composició:
   • Continental: granítica, Si Al, heterogènia.
   • Oceànica: basàltica, més pobre en Si Al.
2. Propietats mecàniques:
   • Densitat: Continental: 2,7 g/cm3; Oceànica: 3 g/cm3
   • Rigidesa: Oceànica > continental
3. Gruix:
   • Continental: 10-70 km, mitjana de 30 km
   • Oceànica: 3-10 km
4. Edat:
   • Continental: antiga, fins a 3800 Ma
   • Oceànica: jove, màxim Juràssic

7.5. Implicacions importants

• El límit entre continent i conca oceànica no coincideix amb el mar (plataforma).
• La diferència de densitats fa que els continents siguin més flotadors i que l'escorça oceànica tendeixi a enfonsar-se.
• Escorça continental i escorça oceànica formen part de la litosfera… …dinàmica litosfèrica …tectònica de plaques.