UD 4. Procesos geológicos internos
- 1. UD 4. PROCESOS GEOLÓGICOS INTERNOS MAGMATISMO, METAMORFIMO Y TECTÓNICA Biología y geología 1º Bachillerato Marta Gómez Vera
- 2. ÍNDICE 1. Procesos geológicos internos 2. Magmatismo. 1. El magma. 1. Magma y fusión parcial. 2. Tipos de magmas. 3. Factores que determinan la formación de un magma. 4. Evolución magmática. 5. Fases de consolidación magmática. 2. Emplazamiento de rocas magmáticas. 3. Tipos de rocas magmáticas. 4. Magmatismo y tectónica de placas 3. Metamorfismo. 1. Factores del metamorfismo. 2. Procesos metamórficos. 3. Metamorfismo y tectónica. 4. Rocas metamórficas. 4. Deformación de las rocas. 1. Tipos de deformación. 2. Estructuras tectónicas. 1. Pliegues. 2. Fracturas 3. Deformación y tectónica. 5. Riesgos derivados de la dinámica interna de la Tierra.
- 3. 1. Procesos geológicos internos • Son aquellos causados por el calor del interior terrestre (ascenso de penachos térmicos o interacciones entre placas litosféricas): • Magmatismo: Consiste en la fusión de rocas y formación de un magma. • Metamorfismo: Cambios en minerales, estructura y textura en rocas expuestas a altas presiones y temperaturas, sin llegar a la fusión. • Esfuerzos tectónicos: Provocan deformaciones (plegamientos y fracturas) en rocas sometidas a esfuerzos de compresión y distensión.
- 4. 2. Magmatismo. • El magmatismo es un conjunto de procesos que comprende la formación de los magmas, su evolución y posterior consolidación dando lugar a rocas magmáticas. 1.1. EL MAGMA • Es una mezcla de silicatos fundidos y un contenido variables en líquidos y gases (H2O, N2, NH3, CO2, SO2, etc.) • El magma se origina en forma de gotas dispersas en el seno de una roca. Las gotas se reúnen formando cantidades mayores de magma que tiende a ascender y acumularse, hasta dar lugar a una cámara magmática. La roca que la rodea es la roca encajante. • En el interior puede haber una fracción sólida formada por: • Fragmentos de roca encajante. • Restos sin fundir de la roca original. • Cristales que han comenzado a formarse en el interior.
- 5. 1.1.1. Magma y fusión parcial • Las rocas están formadas por una mezcla de minerales, cada uno con diferente punto de fusión. Por lo que existirá un intervalo de temperatura en que el magma se encuentra en un estado semifundido. Punto de solidus Punto de liquidus
- 7. 1.1.2. Tipos de magmas • Se clasifican según su contenido en sílice (SiO2). Cuanto mayor porcentaje en sílice el magma es más viscoso: • Magma basáltico o básico: Fusión parcial de peridotitas del manto, a unos 1200ºC. Contenido en sílice entre 45 y 52%, muy fluidos. ES el de mayor densidad y son ricos en piroxeno y olivino (silicatos de Fe, Mg y Ca). • Magma andesítico o intermedio: Fusión parcial de la corteza oceánica que subduce, entre 900 y 1200ºC. Entre 52 y 65% de sílice, viscosidad media. Contienen piroxenos, plagioclasas y biotita. Es el menos abundante. • Magma granítico o ácido: Fusión parcial de la corteza continental a temperaturas menores de 900ºC. Contienen más de un 65% de sílice, muy viscosos. Son los menos densos y son ricos en cuarzo, plagioclasas, ortosa y micas (silicatos de Al, Na, K y Ca).
- 8. 1.1.3. Factores que determinan la formación de un magma. • Incremento de Temperatura: En zonas profundas en las que la temperatura es mayor, por la fricción entre dos placas litosféricas como ocurre en las zonas de subducción o por contacto con un penacho térmico. • Disminución de la presión. Si disminuimos la presión sobre las rocas la energía que se requerirá para su fusión será menor. • Adición de Agua. Las moléculas de agua a elevada temperatura favorecen la fusión al romper los enlaces de los silicatos.
- 9. 1.1.4. Evolución magmática • Proceso lento y complejo. • Los componentes del magma no cristalizan a la misma temperatura: Los más densos, con mayor punto de fusión cristalizan los primeros. • Se producen varios procesos que influyen en la composición de las rocas magmáticas: • Diferenciación gravitatoria: La fase sólida (más densa) quedan en el fondo de la cámara magmática. La líquida asciende originando rocas de diferente composición. • Asimilación magmática: El magma funde parte de la roca encajante. • Mezcla de magmas de diferente composición.
- 10. 1.1.5. Fases de la consolidación magmática
- 11. 1.2. EMPLAZAMIENTO DE ROCAS MAGMÁTICAS ESTRUCTURAS PLUTÓNICAS
- 13. 1.3. TIPOS DE ROCAS MAGMÁTICAS • Rocas plutónicas: Sienita, Granito, granodiorita, diorita, gabro y peridotita. • Rocas volcánicas: Riolita, traquita, andesita, basalto, obsidiana y pumita. • Rocas filonianas: Aplita, diabasa y pórfido
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- 17. 1.4. MAGMATISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS • En bordes divergentes (dorsales): • Formación de magma por disminución de la presión debido a esfuerzos distensivos. • Magma basáltico: Gabros y basalto. • En bordes convergentes (zonas de subducción): • Formación de magma por aumento de la temperatura (rozamiento) y presencia de agua. • Magma basáltico en zonas superficiales (basaltos); magmas graníticos en zonas profundas (granitos) y magmas andesíticos en zonas intermedias (andesitas y dioritas). • Interior de placas: • Relacionados con la existencia de puntos calientes (Hawái y Yellowstone). • Relacionado con fallas distensivas que permite la salida del magma (teoría del origen de las Canarias)
- 18. 3. Metamorfismo • Conjunto de reacciones y transformaciones físico – químicas que sufre una roca sólida al ser sometida a altas presiones y temperaturas, sin llegar a la fusión. Las rocas así formadas cambian su composición mineral y su aspecto (rocas metamórficas). 3.1. FACTORES DEL METAMORFISMO • Temperatura: Al aumentar la temperatura (profundidad o presencia de magmas), aumentan las reacciones químicas que alteran los minerales. Los procesos metamórficos suceden en un intervalos de temperaturas entre 200 – 800ºC • Presión: Presión litostática, presión de fluidos o presión tectónica. P= 2 – 15 kb • Presencia de fluidos o volátiles (H2O y CO2): Favorecen las reacciones químicas entre los minerales. • Tiempo: Es necesario que las condiciones que favorecen el metamorfismo se mantengan durante tiempo, pues los cambios en las rocas son muy lentos.
- 19. 3.2.PROCESOS METAMÓRFICOS • Cambios físicos, estructurales y químicos que sufren las rocas a consecuencia de los factores del metamorfismo. • Los más importantes son: • Brechificación o rotura: Presiones dirigidas originadas en las fallas (textura cataclástica). • Recristalización: Formación de minerales de mayor tamaño por acción del aumento de la temperatura. Un ejemplo es el metamorfismo de las calizas en mármoles (CaCO3) • Formación de estructuras orientadas: Reorientación de los minerales laminares o alargados por efecto de los esfuerzos dirigidos (esfuerzos tectónicos). • Deshidratación y descarbonatación: Pérdida de agua y carbonatos por incremento de la temperatura. • Formación de nuevos minerales: Por efecto de P y T los minerales se vuelven inestables, reaccionan y originan minerales nuevos (clorita y el granate.
- 20. Metamorfismo regional Metamorfismo de contacto Metamorfismo dinámico 3.3.METAMORFISMO Y TECTÓNICA • El metamorfismo está ligado a los bordes de placas y a los puntos calientes. • En función del factor que predomine en unas u otras zonas se diferencian los siguientes tipos.
- 21. • Metamorfismo dinámico o de presión: • Zonas de alta presión. • Zonas poco profundas de grandes fallas. • Dan lugar a fenómenos de brechificación (brechas de falla y milonitas). • Metamorfismo de contacto o térmico: • Zonas de alta temperatura (contacto con magmas). • Aureola de contacto (rocas metamórficas alrededor de la masa magmática). • Rocas típicas: Cornubianitas o corneanas (formadas por recristalización de los minerales originales). • Metamorfismo regional: • Alta presión y alta temperatura. • Diferentes grados de metamorfismo (muy bajo –pizarras-; alto – gneis-) • Procesos: estructuras orientadas y formación de nuevos minerales. • Zonas de subducción.
- 22. METAMORFISMO Y TECTÓNICA DE PLACAS
- 23. 3.4. ROCAS METAMÓRFICAS SEGÚN TEXTURA
- 25. 4. Deformación de las rocas 4.1 TIPOS DE DEFORMACIÓN • La deformación de las rocas tiene lugar cuando la intensidad del esfuerzo es superior a la resistencia interna de la roca. • La relación entre esfuerzo y deformación condiciona el tipo de respuesta de las rocas. • Deformación elástico: La roca recupera su forma original al cesar el esfuerzo. No genera estructuras tectónicas. Ejemplo: durante un seísmo las rocas no se deforman. • Deformación plástica: Se produce cuando se supera el límite de elasticidad. La deformación permanece al cesar el esfuerzo. Sí genera estructuras tectónicas, como los pliegues. • Deformación por rotura (comportamiento frágil): AL superar el límite de plasticidad la roca se rompe.
- 26. • Factores que influyen en el comportamiento de las rocas frente a esfuerzos: • Presión litostática: Dificulta la rotura de las rocas y facilita que fluyan, favoreciendo el comportamiento dúctil. • Fluidos: Si una roca acumula fluidos en sus poros va a presentar mayor ductilidad y menor tendencia ala rotura que otra que contenga aire en sus poros. Si además está sometida a gran presión litostática favorece ese comportamiento dúctil. Ej: Arcillas. • Temperatura: Facilita el comportamiento dúctil. • Duración del esfuerzo: • Esfuerzo brusco (corta duración): Comportamiento elástico o frágil. • Esfuerzo continuo (m. a.) Comportamiento dúctil. • Anisotropía: La estratificación y esquistosidad de las rocas favorecen las deformaciones plásticas.
- 27. • Tipos de esfuerzos Muy poco frecuentes.
- 28. 4.1. ESTRUCTURAS TECTÓNICAS 4.1.1. PLIEGUES • Deformación plástica de las rocas debidas a esfuerzos compresivos. • Los pliegues cambian la disposición horizontal que inicialmente poseen los estratos.
- 29. • Tipos de pliegues Según edad relativa de los materiales
- 31. 4.1.2. FRACTURAS • Diaclasas: Fracturas en las que los fragmentos resultantes no se separan, permanecen juntos en la misma roca. Producidas por esfuerzos distensivos. • Fallas: Fracturas en las que se produce un desplazamiento de los bloques a ambos lados del plano de rotura. Producidas por esfuerzos compresivos, distensivos y de cizalla.
- 32. Elementos de una falla
- 34. Cabalgamientos: Tipo de falla inversa de grandes dimensiones y con planos de buzamiento menores de 30º. Si son de grandes dimensiones y provocan desplazamientos importantes se denominan mantos de corrimiento.
- 35. 4.3. DEFORMACIÓN Y TECTÓNICA DE PLACAS • Dorsales oceánicas y rift continentales: • Fallas normales. • Fosas tectónicas. • Fallas transformantes asociadas a las dorsales. • Zonas de subducción • Pliegues. • Fallas inversas. • Cabalgamientos. • Mantos de corrimiento. Etapas distensivas tras el periodo compresivo
- 36. 5. Riesgos geológicos derivados de la dinámica interna de la Tierra. • Riesgo geológico: Circunstancia, proceso o suceso geológico que, debido a su localización, severidad y frecuencia suponga una amenaza potencial para la salud, seguridad o bienestar de un grupo de ciudadanos o para el buen funcionamiento de una comunidad o economía. • Riesgo geológico: Cualquier condición del medio geológico o proceso geológico natural inducido o mixto que pueda generar un daño económico o social para alguna comunidad humana, y en cuya predicción, prevención y corrección han de emplearse criterios geológicos (Ayala y Carcedo 1987). • Riesgos geológicos internos son los originados por los procesos geológicos internos, ligados generalmente a los bordes de placas y los procesos que suceden en ellas: • Seísmos o terremotos. • Volcanes. • Riesgo geológico = Peligrosidad*Vulnerabilidad*Exposición. • También hay que tener en cuenta el tiempo de retorno R = P x V x E
- 38. 5.1. RIESGO SÍSMICO • Terremoto: liberación de energía acumulada en una falla que se propaga desde el hipocentro en formas de ondas sísmicas P y S, por el interior de la Tierra. AL llegar a la superficie (epicentro) generan ondas superficiales, responsables de los daños causados. • Parámetros de medida de los seísmos: Magnitud e intensidad • Magnitud: • Es la energía liberada en el seísmo e indica el grado de movimiento que ha tenido lugar. • Valora la peligrosidad del terremoto. • Se mide con la escala Richter que mide la energía elástica liberada. • No refleja la duración del terremoto que es otro factor que aumenta la peligrosidad. Log Es = 11,8 + 1,5 M Amax es la amplitud máxima de las ondas secundarias medidas en mm directamente en el sismógrafo e Δt el tiempo, medido en segundos desde el inicio de las ondas P al de las ondas S Esta fórmula asigna una cantidad constante a terremotos que liberan la misma cantidad de energía. El logaritmo en la fórmula Richter de hace que los valores asignados a cada nivel aumenten de forma exponencial, y no de forma lineal. La magnitud de un terremoto se multiplica por diez al pasar de una magnitud a otra magnitud una unidad mayor. Un terremoto de magnitud 6 es 10 veces más intenso que uno de magnitud 5 y un temblor de tierra de grado 8 es mil veces más intenso que otro de grado 5.
- 39. • Intensidad del seísmo. • Medida cualitativa. Función del daño producido • Se emplea la escala de Mercalli, con doce grados de I a XII.
- 42. • MÉTODOS DE PREDICCIÓN. • Resulta imposible predecir el momento en el que va a ocurrir, pero se sabe que hay factores determinantes, como el hecho de que se produzcan en el límite de las placas y que suelen ocurrir en intervalos de tiempo determinados. • Observación de precursores sísmicos • Mapas de peligrosidad y de exposición • Localización de fallas activas mediante radar e imágenes de satélite.
- 43. • MEDIDAS PREVENTIVAS • Medidas estructurales: • Construcción con materiales resistentes. • Normas de construcción sismorresistente • Medidas no estructurales: • Protección civil • Educación para el riesgo • Establecimiento de seguro
- 44. 5.2. RIESGO VOLCÁNICO: • Situación : • Zonas de subducción: cinturón de fuego del Pacífico • Dorsales: Islandia. • Zonas intraplaca: Hawai, Canarias, Kilimanjaro.
- 45. • TIPOS DE ERUPCIONES VOLCÁNICAS (SEGÚN IEV): • Hawaianas: Tranquilas y fluidas. Las coladas de lava alcanzan grandes distancias. Volcanes en escudo (Timanfaya 1730). • Estromboliana: Mayor emisión de piroclastos. Estratovolcán (Teide). • Vulcanianas: Piroclastos. Explosividad moderada a violenta. Ej: Nevado del Ruíz (1985) • Plinianas: Muy explosivas y violentas. Emisiones de piroclastos y nubes ardientes. Columnas eruptivas de hasta 20km de altura. Ejemplo: Vesubio, Krakatoa o Tambora (“año sin verano”)
- 46. • Métodos de predicción: Se necesita conocer a fondo la historia del volcán, frecuencia de erupciones (periodo de retorno) e intensidad de las mismas. • Se instalan observatorios que analizan los gases emitidos y síntomas precursores (pequeños temblores, cambios topográficos, variaciones del potencial eléctrico de las rocas, emisión de gases y cambios de temperatura). • Se elaboran mapas de riesgo para delimitar las áreas potenciales de actividad volcánica. • Métodos de prevención y corrección: • Túneles de descarga del agua de los lagos del cráter para evitar lahares. • Reducir el agua de los embalses próximos. • Instalar sistemas de alarma y planificar la evacuación. • Prohibir o restringir construcciones en zonas de riesgo. • Restricciones temporales de uso del territorio. • Viviendas semiesféricas o con tejados muy inclinados para evitar desplomes por sobrepeso. • Refugios incombustibles en caso de nubes ardientes