¿Que relación existe entre la tectónica de placas y los terremotos y volcanes ?

TEMA 3: Los riesgos geológicos. Terremotos y volcanes

Los terremotos y las erupciones volcánicas son fenómenos endógenos asociados a la tectónica de placas. Tienden a producirse en las mismas regiones: Costa Pacífica, Mediterráneo Asía Central… Aunque la coincidencia no es total: existen áreas sísmicas sin volcanes y áreas volcánicas sin terremotos.

Los terremotos

 Se producen por una ruptura brusca en un conjunto rocoso. Esta ruptura se debe a las tensiones por movimiento de las placas. La Tectónica de placas es un movimiento continuo y lento (cm/año) y el conjunto rocoso tiende a resistir y a deformarse (elasticidad).

No obstante, la progresiva acumulación de tensión hace que un momento se supere el umbral de resistencia de la roca provocando la ruptura de la misma, liberando las tensiones y generando desplazamiento. Este desplazamiento es lo que denominamos terremoto. Los terremotos, por tanto son  desplazamientos muy bruscos (velocidad ≈ metro/ milisegundo).

 Un terremoto produce una ruptura pero no genera una falla.
Sin embargo, los seísmos se producen en las fallas. Los desplazamientos de los terremotos pueden variar (1 cm a 20 m en longitudes de 1 a 1000 km y anchuras de algunos cientos de metros). En las enormes fallas continentales  se producen miles de seísmos.La repetición de este fenómeno en las grandes fallas genera una descomposición en haces de fracturas, creando decenas de fallas secundarias, cada una con su propio dinamismo. Las réplicas de los grandes terremotos se suelen producir en estas fallas, ya que los movimientos sísmicos liberan tensiones, pero también crean otras un poco más lejos.

 La tectónica de placas genera distintos tipos de tensiones que dan lugar a terremotos. En las dorsales se da un movimiento de extensión o distensión, lo cual da lugar a fallas normales. En las zonas de subducción se crea comprensión, dando como resultado fallas inversas. En las fallas transformantes el movimiento es en cizalla, lo cual origina desgarros. Estos movimientos dan lugar a distintos tipos de terremotos.

Los volcanes

Un volcán es un punto de la corteza terrestre por el que ascienden materiales incandescentes procedentes del manto. Se localizan en los bordes de las placas, bien en las dorsales, donde debido a la descompresión del magma basáltico tratamos con volcanes fluidos, o bien en las zonas de subducción, donde, al converger el magma viscoso, encontramos volcanes explosivos. También existen ciertos puntos calientes en el planeta donde encontramos volcanes de magma poco viscoso. Existen distintos tipos de erupciones según el tipo de lava:

 Los materiales expulsados dependen del tipo de erupción y su repetición genera volcanes con distintas morfologías. Un volcán puede conocer erupciones de varios tipos. Otro tipo de erupciones son las freomagmáticas, en las que el magma entra en contacto con el agua y da lugar a explosiones muy violentas.

 Los efectos de los episodios volcánicos son muy diversos y dependen del tipo de erupción:

-Explosiones, expulsión de proyectiles, ceniza… (Pompeya, Pinatubo)

-Emisión de lavas líquidas, coladas (Hawaii, Etna, Reuníón, Islandia)

-Nubes ardientes (St Pierre, St. Helena)

-Actividad sísmica superficial

Las coladas fluidas están conformadas por basaltos poco viscosos. Este tipo de coladas se extienden mucho, generando relieves suaves. La actividad explosiva libera andesitas, rocas silicatadas y viscosas. Su ascenso es lento, recorre poca distancia y genera relieves mayores.

 El magma es un material incandescente y pastoso compuesto por silicatos fundidos (Tª>900ºC). Arrastra consigo gases, cristales y bloques de roca arrancados “de camino”. Se encuentra en el manto. La materia del manto es sólida, pero un aumento de temperatura aporta más movilidad a las moléculas, por lo que se encontrará en estado líquido, y un aumento de la presión comprimirá las moléculas, induciendo el estado sólido. La presión domina, de tal manera que el manto permanece sólido pero dúctil.

 En el manto se dan lentos movimientos convectivos: cuando la roca asciende hasta cerca de la superficie, la presión disminuye mucho y la temperatura desciende más difícilmente, por lo que la roca se funde y transforma en magma líquido. En las dorsales oceánicas el ascenso desde el manto crea descompresión y fusión, lo que da lugar a la erupción de magma que, debido a la descomprensión, es poco viscoso, basáltico y sin agua. En las áreas de subducción el descenso de la materia sólida lleva a su calentamiento hasta la fusión, que da lugar a la erupción. Este magma es viscoso, silíceo y muy cargado de agua.

 Mecanismo de la erupción: Ascenso por etapas del magma:

-Acumulación en cámaras magmáticas

-Inicio de la erupción: depende de lo que ocurra en las cámaras magmáticas

-Inyección de magma: aumento de presiónàmovimientos convectivosà inestabilidad.

-Enfriamiento del magma: liberación de gasesà burbujasà pérdida de densidadà aumento de la presión.

-Aumento de la presiónàmovimientos sísmicosà fracturaciónà escape de gasesà reducción casi instantánea de la presiónà liberación de nuevos gases à reacción en cadena que arrastra el magma hacia la superficie.

 La violencia de la erupción depende de la oposición que oponga el roquedo y de la facilidad con la que escapan los gases.

 Los terremotos y las erupciones son fenómenos naturales, aunque hay actividades humanas que pueden originar terremotos: explosiones, embalses, actividades mineras, etc.

Terremotos y su relación con la tectónica de placas: sismicidad

-Dorsales: sismos superficiales, numerosos, poco violentos.                 -Fosas oceánicas-zonas de subducción: sismos profundos, violentos y mortíferos.         -Fallas transformantes: terremotos muy superficiales, violentos.

 Volcanes y su relación con la tectónica de placas: vulcanismo                -Dorsales: vulcanismo activo semipermanente. Erupciones basálticas “suaves”.                 -Fosas oceánicas-zonas de subducción: vulcanismo intermitente, erupciones explosivas muy peligrosas.            -Fallas transformantes: no hay volcanes importantes.          -Puntos calientes

Riesgo sísmico y volcánico en el mundo: concentración en unas mismas regiones:

-América Central-Caribe               -América Andina                   -Resto del litoral Pacífico               -Mediterráneo-Oriente Medio-Asía Central          -China, los Balcanes y el Magreb son zonas muy sísmicas.            -Islandia y las islas del Atlántico son volcánicas.

Todos los terremotos y erupciones importantes se han producido en los lugares descritos, y un 99,9% de los terremotos se producen en fallas existentes y un 98% de las erupciones se producen en volcanes ya activos. Las zonas de riesgo están bien localizadas: hay 1300 volcanes activos que ocupan un 1,3% de las tierras emergidas, y 50.000km de fallas activas sobre los continentes, lo cual supone un 10% de las tierras emergidas, lo cual suma una superficie relativamente reducida.

Desde el año 1600 ha habido 6 millones de víctimas de terremotos y 260.000 de erupciones. Existe gran coincidencia entre las zonas activas y las áreas muy pobladas: litoral, grandes valles, archipiélagos, suelos muy fértiles, etc., como sucede en Japón, Indonesia, California, N de China y ciudades como México, Tokio, Los Ángeles, Quito, Nápoles… A pesar de haber una frecuencia constante de terremotos y erupciones, la población sigue creciendo, por lo que aumenta el nº de personas expuestas al peligro.

 En España la sismicidad es escasa, aunque existen áreas de mayor riesgo. Esto sucede por la compresión de la placa africana contra la subplaca ibérica (Estrecho-SE) y la sutura de la subplaca ibérica con la placa euroasiática (Pirineos-Cantábrico).

En España el riesgo volcánico es escaso y localizado. Hay vulcanismo postalpino en la Península en Olot, Campo de Calatrava, Murcia y Almería y Portugal. En Canarias hay un vulcanismo activo en Tenerife, La Palma, Lanzarote y El Hierro, así como vulcanismo subhistórico en Fuerteventura y Gran Canaria. Hay problemas de interpretación por el vulcanismo distensivo, los puntos calientes y la tectónica. Cada 30 años hay una recurrencia en las erupciones (La Palma 1971, El Hierro 2011-12).

La peligrosidad de un terremoto reside en su violencia, para medir la cual existen escalas de intensidades, que miden los efectos materiales de un seísmo. Para ello se realizan observaciones de campo, a partir de ello se dibujan mapas de isosistas, y se aplica una escala cualitativa, que permite objetivar las observaciones. Existen diferentes escalas: Mercalli (1902), Medvedev, Sponkener y Karnik (MSK)…

Sistemas basados en mediciones objetivas: registro de las ondas sísmicas. Los terremotos producen ondas de varios tipos:

-P (primarias): rápidas, comprensión-dilatación.

-S (secundarias): más lentas, perpendiculares, cizalla.

-L, R… (Love, Rayleigh…): lentas, superficiales.

La magnitud es la energía liberada por un seísmo. Se mide mediante sismógrafos y con una escala objetiva, sin relación con los daños. Esta escala de la Escala de Magnitudes de Richter.

Escala de magnitudes de Richter:

 M < 2:="" 8000="" día         ="">M= 2- 2,9: 1000 / día              M= 3- 3,9: 49000 / año                 M= 4- 4,9: 6200 / año                M= 5- 5,9: 800 /año              M= 6- 6,9 120 / año                 M= 7- 7,9: 18 / año                  M= 8- 8,9: 1 / año                   > 9: 1 / 10 años

La magnitud no expresa peligrosidad ni carácter destructivo: un terremoto profundo puede liberar mucha energía y no sentirse en superficie o a la inversa, o un terremoto de baja magnitud puede ser superficial y resultar catastrófica. Además, ciertas rocas amortiguan el movimiento, mientras que otras lo amplifican, como los materiales plásticos (arcillas) o los sedimentos saturados de agua.

Hay un registro histórico porque hay un interés de la información histórica (largo periodo de recurrencia), y se consigue a través de información arqueológica y archivos. La sismicidad histórica “encaja” con la tectónica de placas, por su repetición en algunas regiones, los cambios de ritmo en otras y las aparentes alternancias. A partir de esos datos se puede calcular su recurrencia. Esta recurrencia se conoce mejor por la resistencia a abandonar emplazamientos peligrosos, como en Antioquía.

El registro histórico de la frecuencia de las erupciones muestra una extrema variabilidad del fenómeno: hay unas 50 al año en todo el mundo, la mayoría inofensivas, pero cada 10 años hay una con 500/1000 muertes. La duración media es de 2 meses, aunque pueden variar entre 1 hora y años. Cuanto mayor es el intervalo entre erupciones, mayor suele ser la violencia: las 25 mayores erupciones de la historia se han producido tras más de 1000 años sin actividad. No es posible realizar un análisis estadístico de las erupciones.

Daños terremotos

Directos

Destrucción de edificios e infraestructuras (víctimas mortales)                  -Deslizamientos…                -Ondas P y S: daños en los edificios bajos       -Ondas R y L: daños en los edificios altos, alcanzan mayores distancias         -Medio natural: daños poco significativos

Daños erupciones

Directos

Destrucción edificios e infraestructuras por las coladas o cenizas (muertes)            -Muertes por asfixia                -Medio natural: muerte organismos, cambios en el relieve, hidrografía

Daños terremotos y volcanes

Indirectos(se encadenan y prolongan en el tiempo):

-Incendios                -Desorden posterior a la crisis, saqueos, accidentes               -Deterioro infraestructuras sanitarias            -Desorganización economía- tejido productivo             -Costo económico; tráfico aéreo

La predicción de los terremotos es una preocupación antigua. No existe ningún método eficaz para predecir los terremotos. Sin embargo, hay éxitos parciales, como el “método chino” (ciudad de Haicheng). Existen fenómenos premonitorios:

-Reducción velocidad ondas,         -Deformación sustrato              -Agua de los manantiales               -Microseismos precursores           -Resistividad eléctrica                -Susceptibilidad magnética de las rocas             -Fenómenos luminosos- piezoelectricidad…

Estos fenómenos solo son útiles en algunos lugares, la mayoría de los terremotos no avisan. No sabemos cuándo ocurrirán, pero se conocen las zonas de riesgo. Cuando se conoce dónde y cuándo se producen, sabemos cuánta tensión acumula. Podemos localizar las áreas de mayor riesgo en términos probabilísticos.

Actuación frente al riesgo sísmico

Medidas de prevención y preparación:

-Destinadas a reducir la vulnerabilidad (construcción parasísmica, sobrecosto del 30%)         -Relacionadas con la ordenación del territorio (regulación de usos en zonas peligrosas)         -Elaboración de planes de emergencia

Predicción de erupciones

Signos precursores- posibilidad de predicción:

-Pequeños seísmos                -Deformaciones del terreno                 -Emisión de gases               -Anomalías térmicas/ magnéticas/ gravimétricas          -Cambios en las propiedades eléctricas

Hay posibilidad de predecir y evacuar con un 90% de aciertos, a condición de disponer de equipamiento y personal especializado (<10% de="" los="" volcanes="" del="" mundo).="" la="" hora,="" lugar="" exacto="" y="" volumen="" de="" las="" erupciones="" no="" se="">10%>

Medidas de prevención-preparación:

-Conocimiento de la actividad volcánica              -Sistema permanente de vigilancia           -Ordenación de usos y gestión del territorio (cartografía de riesgos- limitación de usos)             -Elaboración de planes de emergencia (sistemas de alerta-concienciación…)               -Educación y divulgación

Medidas técnicas

-Para reducir la peligrosidad (control del avance de las coladas…)        -Para reducir la vulnerabilidad (edificios resistentes al fuego… eficacia limitada)

Actuación durante la crisis sísmica

Demasiado breve, no se puede hacer nada. Depende de la respuesta espontánea de la gente. La actuación se hace de acuerdo con los planes de intervención preestablecidos.

Solo hay una única medida posible: la evacuación, que depende del tipo de erupción. Hay veces hay medidas para controlar el avance de las coladas (Etna, Hawaii, Islandia…).

La actuación frente al riesgo sísmico y volcánico

Medidas de recuperación

-Recuperación servicios básicos (agua, abastecimiento, electricidad, comunicaciones…)     -Garantizar la seguridad ciudadana     -Asistencia afectados …más allá del momento paroxísmico       -Reconstrucción- zonificación de nuevos uso      -Decisiones económicas:

Escenario supuesto:

-Se sabe predecir un terremoto con un margen de ± 3 días    -Se prevé uno de magnitud 7,2 en san Francisco (2 mill.Habitantes)    -Número de muertes previsto: 1000 a 10.000

 Costo de una evacuación: 1500 x 106 US$ al día x 7 días (día “D” ± 3) = 10.500 x 106 US$

¿Decisión? No evacuar, es demasiado caro. Dilema: ¿avisar a la población? Políticos: NO AVISARÍAN. Científicos: SI Avisarían