DEFORMACION DE LA CORTEZA TERRESTRE Y LOS SISMOS
Mecánica de la deformación de rocas
Como se deforman las Rocas
Cuando las rocas son sometidas a esfuerzos que su propia resistencia, empiezan a deformarse,
normalmente plegándose, fluyendo o fracturándose (Figura GEOEST-01) Es fácil hacerse una idea de cómo se quiebran las rocas porque normalmente pensamos en ellas como algo quebradizo. Pero ¿cómo pueden doblarse la, grandes unidades rocosas en pliegues complicados sin romperse durante el proceso? Para responder a esta pregunta, los geólogos estructurales realizaron experimentos de laboratorio en los que las rocas fueron sometidas a esfuerzos diferenciales bajo condiciones que simulaban las existentes a diversas profundidades debajo de la corteza (Figura GEOEST-04).
Aunque cada tipo de roca se deforma de una manera algo diferente, a partir de esos experimentos se
determinaron las características generales de la deformación de las
rocas. Los geólogos descubrieron que. cuando se aplica gradualmente ''n
esfuerzo, las rocas responden primerro deformándose elásticamente. Los cambios resultantes
de la deformación elástica son recuperables: es decir, igual que ocurre con una cinta de goma. la roca volverá prácticamente a su tamaño y forma originales cuando cese el esfuerzo. (Como veremos en el siguiente capítulo, la energía para la mayoría de los terremotos procede de la liberación de la energía elástica alacenada cuando una roca vuelve a su forma original.)
Una vez sobrepasado el límite elástico (resistencia) de una roca,
ésta fluye (deformación dúctil) o se fractura (deformación frágil). Los
factores que influyen en la resistencia de una roca y, por tanto, en
cómo esta se va a deformar son la temperatura, la presión de confinamiento, el tipo de roca, la disponibilidad de fluidos y el tiempo.
Figura GEOEST-03 Estratos
sedimentarios deformados que afloraron al hacer la carretera de
Palmdale, Californ¡a. Además del plegamiento obvio, los estrastos claros están desplazados a lo largo de una falla localizada en el lado derecho de la fotografía. (Foto de E. J. Tarbuck.)
Temperatura y presión da confinamiento Las rocas próxima a
la superficie, donde las temperaturas y las presiones de confinamiento
son bajas, tienden a comportarse como un sólido frágil y se fracturan
cuando se supera su resistencia.. Este tipo de deformación se llama
deformación Frágil, De nuestra experiencia cotidiana, sabemos que los objetos de vidrio, los lápices de madera, las bandejas de porcelana e incluso nuestros huesos exhiben fracturas frágil una vez se supera su resistencia, Por el contrario, en
la profundidad, donde las temperaturas y las presiones de
confinamiento son elevadas. las rocas exhiben un comportamiento dúctil.
La deformación dúctil es un tipo de flujo en estado solido que produce
un cambio en el tamaño y la forma de un objeto sin fracturarlo. Los
objetos normales que muestran un comportamiento dúctil son la arcilla
de modelar, la cera de las abejas, el caramelo y la mayoría de los
metales. Por ejemplo, una moneda de cobre colocada en el rail de
una vía se aplanará y deformará (sin romperse) debido a la fuerza
aplicada por un tren que pase por encima. La deformación dúctil de una
roca -fuertemente ayudada por una temperatura y una presión de
confinamiento elevadas- es algo parecida a la deformación de una moneda
aplanada por un tren.Una manera mediante la cual se produce este tipo
de flujo en estado sólido en el interior de una roca es mediante el
deslizamiento gradual y la recristalización a lo largo de planos de
fragilidad en el interior de la red cristalina de los granos minerales
(véase Figura MET-05B). Esta forma microscópica de flujo gradual en
estado sólido implica el deslizamiento que altera la red cristalina y la
inmediata recristalización que repara la estructura, Las rocas que
muestran signos de flujo dúctil normalmente se deformaron a una gran
profundidad y exhiben pliegues que dan la impresión de que la
resistencia de la roca era parecida a la de la masilla blanda.
Tipo de Roca Además del ambiente físico, la composición mineral y la textura de las rocas influye mucho en cómo
éstas se van a deformar. Por ejemplo, las rocas
cristalinas compuestas por minerales con enlaces moleculares internos
fuertes tienden a fracturarse. Por el contrario, las rocas sedimentarias
débilmente cementadas o las rocas metamórficas que contienen zonas de
debilidad como la foliación, son más susceptibles de experimentar
deformación dúctil. Entre las rocas débiles y por tanto,
que más probablemente se comporten de una manera dúctil cuando se
someten a un esfuerzo diferencial, se cuentan la halita, el yeso y las
lutitas, mientras que la caliza, el esquisto y el mármol tienen una
resistencia intermedia. De hecho, la halita es tan débil que se deforma
bajo pequeñas cantidades de esfuerzo diferencial y asciende en forma de
columnas a través de los estratos de sedimentos que se extienden por
el golfo de México y sus alrededores. Quizás el sólido más débil que
existe en la naturaleza y que exhibe flujo dúctil a gran escala es el
hielo glacial. Por comparación, el granito y el basalto son resistentes
y Frágiles. En un entorno próúmo a la superficie, las rocas frágiles
se fracturarán cuando sean sometidas a fuerzas que excedan su
resistencia. Es importante observar, sin embargo, que la presencia de
cantidades pequeñas de agua en las rocas favorece su deformación
dúctil.
Figura GEOEST-04 Cilindro de
mármol deformado en el laboratorio mediante la aplicación de miles de
kilogramos de peso desde arriba. Cada muestra se deformó en un entorno
que dupl¡caba la presión de confinamiento hallada a distintas
profundidades. Obsérvese que cuando la presión de confinamiento era
baja, la muest¡a se deformó por fractura frágil, mientras que cuando la
presión de confinamiento era elevada, muestra se deformó plásticamente.
(Foto cortesía de M. S. Patterson, Australian National University.)
Tiempo. Un factor clave que los
investigadores son incapaces de duplicar en el leboratorjo es cómo las
rocas responden a pequeños esfuerzos aplicados durante largos intervalos
de tiempo geológica. Sin embargo, en escenarios
cotidianos pueden observarse los efectos del tiempo
en la deformación. Por ejemplo, se sabe que los bancos de mármol se
hunden por su propio peso después de un período de unos cien años
aproximadamente y que las estanterías de madera pueden combarse después
de cargarlas de libros durante un período relativamente corto de
tiempo. En la
naturaleza, fuerzas pequeñas aplicadas durante
largos períodos desempeñan seguramente un papel importante en la
deformación de las rocas. Fuerzas incapaces de deformar inicialmente una
roca pueden hacer que la roca fluidez
sj el esfuerzo se mantiene durante un período prolongado de tiempo.
Es importante destacar que los procesos por los que
las rocas se deforman ocurren a lo largo de un continuo que se
extiende entre la fractura frágil pura en un extremo al flujo dúctil
(viscoso) en el otro. No hay límites marcados entre los diferentes
tipos de deformación. También necesitamos recordar que, en general, los
elegantes pliegues y los modelos de flujo que observamos en las rocas
deformadas se alcanzan en general por el efecto combinado de la
distorsión, el deslizamiento y la rotación de los granos individuales
que componen una roca, Además, estadistorsión y la reorganización de
los granos minerales tienen lugar en la roca que es esencialmente
sólida.
Diastrofismo
En
la corteza terrestre se registran diversidad de movimientos. Cuando
estos ocurren en partes internas y causan deformaciones en las rocas, se
presenta el fenómeno del diastrofismo.
Dependiendo de la dirección del movimiento, el diastrofismo de divide en:
· Movimientos epirogénicos: Se
realizan en sentido vertical, producen fracturas en las rocas y abarcan
grandes extensiones. Se trata de movimientos lentos de levantamiento y
hundimiento de enormes porciones de corteza terrestre. Su efecto se
aprecia en el cambio de las líneas de la costa y en la transformación
del aspecto de los continentes. De ellos se derivan las siguientes
deformaciones:
ü Fracturas: Son grietas en la roca sólida.
ü Fisuras: Es una fractura mayor por donde puede ascender lava.
ü Fallas:
Se originan cuando hay un desplazamiento apreciable y posterior a la
formación de fracturas y fisuras, es decir, cuando un bloque de capas
rocosas se ve sometido a una fuerza tectónica que lo divide en dos
partes: una superior y una inferior.
Dependiendo
de la dirección que tome el desplazamiento de los bloques, las fallas
pueden ser verticales u horizontales. Las primeras de crean cuando un
bloque se levanta y otro se hunde; por el contrario, la falla es
horizontal si alguno de los bloques se mueve hacia la derecha o hacia la
izquierda, o si los bloques de movimiento se desplazan lateralmente a
lo largo del plano de la falla.
· Movimientos orogénicos: Cuando
el recorrido se realiza en sentido horizontal, de compresión y
distensión, el desplazamiento de mineral es considerable por lo que las
rocas se deforman dando origen a:
ü Ondulamientos: Son
a gran escala. Se deben al arqueamiento o deformación de las capas
rocosas más flexibles de la corteza terrestre y hacen que el relieve
tome una forma elevada y arqueada.
ü Plegamientos:
Son similares a los ondulamientos, pero el arco que se forma es mayor.
Se puede hablar de las siguientes partes de un plegamiento:
Ø Anticlinal: Zona elevada del pliegue convexo hacia arriba.
Ø Sinclinal: Área hundida o convexa del plegamiento.
Ø Monoclinal: Porción del plegamiento que presenta una inclinación de las capas rocosas en un mismo sentido.
Movimientos Sísmicos
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El movimiento sísmico se propaga concéntricamente y de forma tridimensional a partir de un punto en la Corteza profunda o Manto superficial (en general, en la Litosfera) en el que se pierde el equilibrio de masas. A este punto se le denomina hipocentro.
Cuando las ondas procedentes
del hipocentro llegan a la superficie
terrestre se convierten en bidimensionales y
se propagan en forma concéntrica a partir
del primer punto de contacto con ella. Este punto llama epicentro.
Según nos alejamos del hipocentro se produce
la atenuación de la onda sísmica.
Ondas "p" o primarias: llamadas así
por ser las más rápidas y, por tanto, las primeras que se registran en los
sismógrafos. Son ondas de tipo longitudinal, es decir, las partículas
rocosas vibran en la dirección de avance de la onda. Se producen a
partir del hipocentro y se propagan por medios sólidos y líquidos en
las tres direcciones del espacio.
Ondas "s" o secundarias: algo más
lentas. Son ondas de tipo transversal, es decir, la vibración de
las partículas es perpendicular al avance de la onda. También se
producen a partir del hipocentro y se propagan en forma
tridimensional, pero únicamente a través de medios sólidos.
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Las escalas sísmicas
| Índice de sismicidad
Se refiere a la susceptibilidad de una
región a sufrir terremotos. Se suele medir por el número
de sacudidas sísmicas habidas en un año en un territorio
de 100 km2. Son zonas con índice de sismicidad alto las comprendidas en los dos cinturones activos. Están localizadas en los dos cinturones activos (ver tema anterior); es decir, las costas pacíficas, el Mediterráneo oriental, etc. En España no hay regiones con índice alto, sólo con índice medio. Dentro de ellas están la Región Bética (Granada - Almería), Galicia y el sur de los Pirineos (Valle del Ebro y costa oriental catalana).  |
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Escala de Mercalli: es una escala subjetiva
y mide la intensidad de un terremoto.
Tiene 12 grados establecidos en función de
las percepciones y de los daños provocados por el
terremoto a los bienes humanos.
| ESCALA DE MERCALLI MODIFICADA: | ||
| Grado | Intensidad | Efectos |
| Registrado sólo por sismógrafos. | ||
| Percibido por algunas personas en pisos altos. | ||
| Perceptible en interiores, los objetos suspendidos se balancean, similar al paso de un camión. | ||
| Percibido por la mayoría de las personas en la calle y en interiores, oscilación de objetos colgantes, ventanas y cristalería crujen. | ||
| Despiertan las personas dormidas, algunos objetos caen, cuadros, puertas y contraventanas se balancean. | ||
| Los muebles se mueven, los cuadros se caen, los platos y la cristalería se rompen, las campanas suenan solas y algunas chimeneas se derrumban, los tabiques se resquebrajan. | ||
| Es difícil mantenerse en pie, se caen los aleros de los tejados, tejas chimeneas y cornisas de edificios, se forman olas en los estanques. Suenan todas las campanas. | ||
| Caen algunas estatuas y muros, torres y edificios son deteriorados. Aparecen grietas en suelos húmedos y en taludes abruptos. Cambian los niveles de los acuíferos. | ||
| Pánico general, las casas comienzan a caer, grietas en el suelo, raíles de tren deformados, puentes y conducciones subterráneas rotas. | ||
| Pánico general. Muchos edificios destruidos, graves daños en presas. Desprendimientos de tierras, desbordamientos de ríos, canales, lagos, etc. | ||
| Pánico general. Pocos edificios en pie, raíles muy deformados, conducciones subterráneas inservibles. Aparecen fallas en el terreno de salto apreciable. | ||
| Destrucción total, los objetos son lanzados al aire, desplazamiento de grandes masas rocosas. La topografía queda cambiada. | ||
Escala de Ritcher: es una escala
matemática y, por tanto objetiva. Mide la magnitud
del terremoto y está relacionada con la
energía liberada en el sismo. Teóricamente no tiene límite, pero un 9
en esta escala equivaldría a un Grado XII de Mercalli, es decir "destrucción total".
Se basa en la amplitud de la onda registrada en un sismógrafo situado a
menos de 100 km del epicentro.
Determinación
del epicentro y de la magnitud.
La determinación del epicentro del
terremoto requiere de la
triangulación de los datos de tres
estaciones símicas que lo hayan
registrado.
La determinación de la magnitud o
escala Richter se realiza combinando
los amplitud de la onda medida en el
sismograma y la distancia al
epicentro de la estación que
registra el terremoto. Si quieres
aprender a realizar estos
cálculos te animamos a consultar el
siguiente enlace a una actividad
externa:
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Estructura interna de la Tierra
El interior de la Tierra está compuesto por tres capas diferenciadas: corteza, manto (superior e inferior) y núcleo.
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