Tema 10 Procesos geológicos internos y sus riesgos

Dpto. de Biología y Geología del I.E.S. Trassierra Ciencias de la Tierra y del Medio Ambiente ________________________________________________________________________________________________________________________________

Tema 10

Procesos geológicos internos y sus riesgos

Vulcanismo. Productos volcánicos Los volcanes son grietas por donde salen al exterior magmas procedentes del interior terrestre, y constituyen directas manifestaciones superficiales de la energía geotérmica. Los magmas son grandes masas de rocas fundidas, con gases disueltos. Se originan por fusión de rocas sólidas, localizadas en la corteza o en el manto. Las principales fuerzas que impulsan el ascenso de un magma son las diferencias de presión y densidad con las rocas encajantes. Una vez abierto el conducto de salida, el magma fluye de manera continua o intermitente hasta que cesan las condiciones que han propiciado el ascenso. La secuencia normal de una erupción volcánica comienza con la salida de los gases, seguida por materiales piroclásticos y finalmente lavas, con explosiones esporádicas que mantienen abierto el cráter. Cada episodio eruptivo contribuye al desarrollo del volcán. En los periodos de tranquilidad entre dos erupciones, la erosión actúa originando formas de relieve típicas. La acumulación de materiales volcánicos da lugar a relieves de forma cónica o conos volcánicos. En su cima presentan una abertura o cráter que, a través de un conducto o chimenea, se comunica con la zona de roca fundida o cámara magmática. Tras abundantes erupciones, en la cámara puede producirse un vacío parcial que provoca el hundimiento de la parte superior y, en tal caso, se originan grandes depresiones o calderas.

Los productos arrojados pueden ser de tres tipos: •

Gases: son el principal vehículo de transporte hacia la superficie del magma e influyen en la violencia de las erupciones. Suelen ser los primeros productos volcánicos que alcanzan la superficie, predominando en las etapas iniciales de la erupción.. Predomina el vapor de agua, procedente del propio magma, de aguas infiltradas o de aguas marinas. Le siguen en importancia el dióxido de carbono, el monóxido de carbono, óxido de nitrógeno, óxido de azufre, hidrógeno, sulfhídrico, cloro y amoniaco. El contenido en volátiles tiene gran importancia pues, junto con la viscosidad del magma, determina el tipo de erupción y el grado de explosividad.

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Lavas: (líquidos) son los magmas parcialmente desgasificados que alcanzan la superficie. Las lavas pueden estar compuestas por minerales fundidos a temperaturas que oscilan entre los 900 y los 1200 ºC. Se extienden sobre el terreno formando coladas, cuya extensión, velocidad y fluidez van a depender de su composición y temperatura.

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Piroclastos: (sólidos) son materiales lanzados al aire, procedentes de lavas a medio consolidar, de fragmentos de rocas arrancados por el magma de los conductos volcánicos, o restos de erupciones anteriores. Cuando los piroclastos se fusionan y se compactan se originan las tobas volcánicas. Por su tamaño se diferencian varios tipos: Bombas volcánicas: de tamaño grande o medio, con formas fusiformes, resquebrajadas, en forma de pan, etc. Su acúmulo origina los aglomerados o brechas volcánicas. Lapilli: fragmentos de tamaño medio, tipo gravilla, muy porosos que flotan en el agua.

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Cenizas: materiales muy finos procedentes de la pulverización de las lavas. Al depositarse sobre al tierra se alteran fácilmente, dando origen a suelos muy fértiles. Su consolidación origina las cineritas y las tobas volcánicas. Ignimbritas: en las erupciones volcánicas más explosivas, con magmas ácidos y viscosos, es frecuente la formación de nubes ardientes, compuestas por una mezcla de materiales incandescentes sólidos y gaseosos. Antes de depositarse a modo de gran nube de fuego, la nube y los fragmentos que transporta experimentan un desplazamiento a gran velocidad. La acumulación de los materiales transportados por la nube ardiente da lugar a depósitos volcánicos muy heterogéneos y sin estratificación denominados ignimbritas, que están constituidos fundamentalmente por tobas volcánicas cementadas.

Se consideran activos aquellos volcanes que han tenido actividad conocida durante la época histórica. El volcán activo más antiguo de Europa es el Etna (Sicilia), donde se han producido nuevas erupciones recientemente. Sin embargo el criterio anterior para determinar la actividad volcánica no es muy fiable pues los volcanes pueden estar en letargo durante cientos, e incluso miles de años y entrar nuevamente en actividad.

Tipos de erupciones El tipo de erupción depende, fundamentalmente, del contenido y presión de los gases, y de la composición química de la lava. Al aumentar la viscosidad y el contenido en gases, aumenta la explosividad y, por tanto, la cantidad de materiales piroclásticos. La secuencia normal de una erupción comienza con la salida de los gases, seguidos por materiales piroclásticos y, finalmente, las lavas, con explosiones esporádicas que mantienen abierto el cráter. Composición de las lavas: Lavas ácidas: con más del 55% de sílice y contenido alto en aluminio, muy viscosas y con temperatura media de 900 ºC. Fluyen lentamente, pudiendo acumularse en el cráter en forma de domos o agujas. Su alto contenido en volátiles hace que sean lavas muy explosivas. Lavas básicas: contenido en sílice inferior al 50 %, contenido bajo en aluminio y apreciable de hierro y magnesio. Temperatura alrededor de 1200 ºC. Viscosidad mínima y sus coladas pueden alcanzar velocidades de hasta 100 km/h y recorrer largas distancias. El Índice de Explosividad Volcánica (IEV), que es la relación existente entre el porcentaje de piroclastos y el total de material extruido, con un valor que varía de 0 a 8. Las erupciones con IEV superiores a 4 se dan en volcanes con magmas muy viscosos y cargados de gases (magmas de composición ácida). Estos volcanes se localizan en los bordes destructivos de placas. Las erupciones con bajo índice de explosividad se dan en dorsales y puntos calientes.

Tipos de erupciones volcánicas IEV 0-1 1-2 2-4 4-8

Tiempo retorno (años) 1 - 10 1 - 10 100 - 1000 > 1000

% piroclastos

Tipo de erupción

Materiales emitidos

0-3 40 60 99

Hawaiano Estromboliano Vulcaniano Pliniano

Coladas Coladas y piroclastos Piroclastos y coladas Coladas piroclásticas

Tipo edificio volcánico Fisural o escudo Estratovolcán Estratovolcán Domos y calderas

a) Erupciones fisurales: se producen a lo largo de fracturas más o menos amplias. Están relacionadas con emisiones de lavas basálticas que son propias de las dorsales oceánicas. Estas erupciones se conocen únicamente en Islandia (1783).

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b) Erupciones centrales: originadas en puntos localizados. Comprenden varios tipos, que de menor a mayor violencia son: Hawaianas: erupciones muy tranquilas, caracterizadas por la emisión de coladas de lava muy fluida que se mueven rápidamente alcanzando grandes distancias antes de solidificarse. Generan edificios volcánicos de pendientes suaves, formados exclusivamente por coladas (escudos). Ej. Kilauea. Estrombolianas: son más explosivas que las anteriores, lava menos fluida. Se caracterizan por una mayor emisión de piroclastos. Originan edificios volcánicos constituidos por una alternancia de coladas y piroclastos. Emiten columnas eruptivas pero no alcanzan grandes alturas, por lo que la dispersión de los piroclastos es pequeña. Ej. Strómboli (Sicilia). Vulcanianas: emiten flujos piroclásticos, siendo escasas las coladas, lava muy poco fluida que solidifica rápidamente. Su explosividad es de moderada a violenta, con emisiones de piroclastos que se acumulan produciendo conos de escorias.. Los gases se desprenden en explosiones violentas, separadas por espacios de tiempo prolongados. Se forman grandes nubes piroclásticas. Toman su nombre de Vulcano. Ej. Etna (Sicilia). Vesubianas: semejante al anterior pero de extremada violencia. Tras un prolongado reposo, durante el cual se forma un tapón de lava en la chimenea, los gases acumulados irrumpen arrastrando loa materiales solidificados en una gigantesca nube que se eleva a gran altura. Seguidamente sale violentamente el magma fundido en forma de nubes incandescentes. En ocasiones pueden producirse grandes nubes de vapor que pueden producir lluvias torrenciales. Ej. Vesubio. Peleanas o plinianas: lava muy viscosa que se solidifica en la parte alta del interior de la chimenea, impidiendo la salida de los gases, que se abren paso lateralmente arrastrando las lavas en fusión. Se forman, así, masas muy densas, que se deslizan por la ladera, con explosiones continuas de sus fragmentos, constituyendo las nubes ardientes. Ej. Mont Peleé.

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Distribución de las áreas volcánicas según la tectónica de placas En un mapa de escala global se puede advertir que la mayor parte de los volcanes se localiza en tres zonas geográficas determinadas:

Círculo circumpacífico: coincide con las zonas de subducción y con los arcos de islas (Aleutianas, Japón, Filipinas, Marianas) donde la densidad de volcanes es muy elevada. En general emiten lavas ácidas.

Zona de la dorsal medio-oceánica: son bordes constructivos. (zonas de separación de placas). Localizadas en las dorsales oceánicas e islas asociadas, como Islandia, y en los rifts continentales como el Gran Rift africano. Se trata de un vulcanismo submarino de tipo fisural, de lavas básicas de tipo basáltico.

Zona transasiática: es mucho más ancha que la precedente y engloba todo el sistema orogénico alpino, desde España y África del norte, Cáucaso, hasta las cadenas del Himalaya y la costa occidental de Indonesia (se une en las Filipinas al círculo circumpacífico).

Puntos calientes o zonas de vulcanismo intraplaca: es un magmatismo independiente de las placas litosféricas, pero asociado al manto inferior o al núcleo terrestre. Son regiones volcánicas localizadas, asociadas a puntos calientes aislados, que pueden estar situadas en el océano (como las Islas Hawaii) o en el interior de un continente (como el norteamericano Parque de Yellowstone). Las emisiones son de lavas básicas, aunque puede haber contaminación por corteza continental.

Áreas de riesgo volcánico en España En el territorio peninsular se sitúan los espacios volcánicos vinculados al volcanismo del Mediterráneo y del interior de la placa europea. Cataluña (Olot en Gerona), Islas Columbretes, volcanes submarinos de las Islas Baleares, Mar Menor, Cartagena, Isla de Alborán, Peñón de Cancarix, Cabo de Gata y Ciudad Real (Campo de Calatrava), son espacios volcánicos del entorno penínsular. Pero en la actualidad sólo quedan manifestaciones de

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vulcanismo atenuado como las aguas termales de Sierra Alhamilla y Alhama. También en Alhama de Granada y Alhama de Murcia. Este vulcanismo se desarrolló principalmente a lo largo de una franja de unos 150 x 25 km entre Almería (Cabo de Gata) y Cartagena (Manga del Mar Menor), denominada “Faja Volcánica de Almería Cartagena”. Los únicos volcanes activos del territorio se encuentran en pleno Océano Atlántico, en las Islas Canarias. En el Archipiélago Canario existen en total 20 manifestaciones distintas registradas en Tenerife, Lanzarote, La Palma y El Hierro. Las erupciones históricas datan desde 1470 hasta 2011, año de la erupción de El Hierro. La actividad volcánica más reciente se encuentra en Lanzarote (1824), Tenerife (1907) y La Palma (1971). La actividad en general es muy baja, se trata de erupciones tranquilas, el riesgo se centra en la expulsión de piroclastos en un radio de pocos kilómetros alrededor del foco y en el flujo de coladas de lava que no entrañan peligro para la población, aunque pueden provocar graves perjuicios socioeconómicos. Los materiales emitidos por estas erupciones han cubierto amplias superficies como la montaña del fuego, en el parque nacional de Timanfaya, en Lanzarote, que duró seis largos años, desde 1730 a 1736, y, en ocasiones, al alcanzar el mar, han modificado la línea de costa como el caso del volcán de San Juan, 1949, en la palma. En Tenerife, el panorama se complica, ya que la considerable altura del Teide, (cima más alta de España con 3718 m) facilita la acumulación de nieve a lo largo del año, lo que incrementa el riesgo de deslizamientos. Las islas Canarias, son un archipiélago de origen volcánico, situado en la placa africana. Su actividad eruptiva abarca los últimos 30 m.a. Si bien es del tipo intraplaca, las causas del vulcanismo canario son controvertidas. Entre las diversas hipótesis barajadas, como la presencia de un punto caliente, la más admitida supone la existencia de una serie de fracturas, originadas por compresión de la litosfera oceánica del Atlántico (que está en expansión). La dinámica compresiva habría producido la elevación de bloques del fondo oceánico, que actuarían como núcleos insulares. Dicho levantamiento implica la consiguiente descompresión en la astenosfera lo que facilitaría la formación de magmas bajo las islas que saldrían a través de las fracturas.

Riesgo volcánico y planificación Los factores de riesgo volcánico son:

Exposición: los volcanes proporcionan tierras fértiles, recursos minerales y energía geotérmica, por lo que el ser humano suele ocupar estas áreas geográficas, convirtiendo así un proceso natural en un grave riesgo.

Peligrosidad: condicionada por el tipo de erupción(índice de explisividad), la intensidad, que está supeditada al número de volcanes y la frecuencia de las erupciones.

La vulnerabilidad

El número de volcanes es mayor en las dorsales, pero su situación geográfica (fondos oceánicos) hace que la exposición en estas zonas sea nula. El riesgo es mucho mayor en las zonas de subducción, ya que las erupciones son más explosivas, violentas y con abundantes piroclastos, y la exposición en estas zonas es elevada.

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Los principales riesgos volcánicos son tres Coladas de lava: pueden cubrir áreas extensas, destruyendo bosques, cultivos, construcciones, etc.

Lluvias de piroclastos: su caída puede provocar muertes debido al impacto así como el hundimiento de algunas edificaciones o el destrozo de cultivos, así como por la permanencia en la atmósfera de las cenizas.

Nubes ardientes o flujos piroclásticos: son nubes de gases a altas temperaturas, cargadas de fragmentos sólidos, que se producen en las erupciones violentas. Se desplazan a grandes velocidades, arrasando todo lo que encuentran en su camino, por lo que causan los efectos más catastróficos del vulcanismo.

Riesgos derivados:

Lahares: son corrientes de fango a altas velocidades, extremadamente devastadoras. Se originan por fusión de la nieve y el hielo, que pueden haberse acumulado en la cima de un volcán. La velocidad de estas corrientes es de decenas de km/h. En 1985, la erupción del Nevado del Ruiz formó lahares de hasta 15 metros de espesor que avanzaron a 50 km/h, sepultando la localidad de Armero, situada a 50 km del volcán, matando al 90 % de sus 25.000 habitantes.

Licuefacción: transformación del material granular saturado en agua de sólido a líquido, lo que origina inclinaciones y hundimientos de edificios y grietas en el terreno.

Erupciones magmático-freáticas: a consecuencia del aumento de temperatura que conlleva la proximidad de un magma, se produce la evaporación del agua de los acuíferos, lo que provoca una explosión que produce la destrucción de los materiales que hay encima y la expulsión de los fragmentos con gran violencia. Es frecuente en zonas costeras. La erupción del Krakatoa en 1883 sepultó en el mar las tres cuartas partes de la isla sin provocar muertes porque estaba deshabitada, pero el tsunami, producto de este hundimiento, asoló la isla de java con el resultado de 36.000 muertos.

Tsunamis: se trata de olas gigantescas que, aunque son causadas normalmente por un terremoto, también pueden deberse a erupciones submarinas o al hundimiento del cono volcánico en zonas costeras. Asolan la costa provocando inundaciones y la destrucción de embarcaciones, edificios, instalaciones portuarias, etc.

Movimientos de ladera: avalanchas de derrubios y desprendimientos, frecuentes en los estratovolcanes por la fuerte pendiente de su cono.

Hundimientos volcánicos: son derrumbamientos del cono volcánico, cuyas laderas ceden repentinamente desencadenando una devastadora avalancha de derrubios. Suele darse en grandes volcanes debido a la gran inclinación de la ladera del cono. Los hundimientos volcánicos suelen ir acompañados de erupciones explosivas.

Emisiones de gases tóxicos: fundamentalmente son los compuestos azufrados los que pueden causar daños importantes a personas y animales ya que muchos de ellos son tóxicos o asfixiantes.

Cambios climáticos: la prolongada permanencia de cenizas en la estratosfera puede suponer un aumento del albedo, con el consiguiente enfriamiento del planeta. Por ejemplo, se calcula que la erupción del Tambora en Indonesia en 1815 provocó que en 1816 no hubiera prácticamente verano, con la consiguiente destrucción de la cosecha y grandes hambrunas al menos en todos los países de Europa Occidental.

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Medidas frente a los riesgos volcánicos Medidas predictivas: las medidas predictivas pueden reunirse en dos grupos: Predicción espacial: trata de establecer dónde y con qué intensidad puede producirse una erupción volcánica. Para ello se elaboran mapas de peligrosidad, donde se determinan las áreas susceptibles de ser afectadas por los diferentes fenómenos derivados de la erupción (explosiones, coladas, lluvias de piroclastos, flujos de fango, etc.). Predicción temporal: trata de establecer cuándo puede ocurrir una erupción en una región concreta.La predicción de la actividad volcánica se efectúa mediante el análisis de la historia eruptiva del volcán y el estudio de los precursores geofísicos y geoquímicos.

Tiempo de retorno: a partir del registro histórico puede establecerse el tiempo de retorno de la actividad volcánica, que oscila entre varias décadas y miles de años.

Emisiones de gases: al aumentar la presión de la cámara magmática, se producen fisuras por donde escapan esos gases como el SO2, CO, CO2, H2S, HCl o HF.

Movimientos sísmicos: debidos al desplazamiento del magma, captados por sismógrafos.

Elevación del terreno: el ascenso del magma hacia la superficie provoca deformaciones del edificio volcánico que pueden ser medidas mediante inclinómetros.

Aumento de la temperatura e el subsuelo, fenómeno percibido por el calentamiento del agua en los acuíferos.

Variaciones en el magnetismo de las rocas: se debe a que las rocas al calentarse se desmagnetizan. Se mide mediante magnetómetros.

Anomalías locales de la gravedad, detectables mediante gravímetros.

Con todos estos datos se elaborar mapas de peligrosidad o mapas de riesgo.

Medidas preventivas y correctoras: se toman a partir de las medidas predictivas plasmadas en los mapas de peligrosidad. Pueden ser de dos tipos: Pasivas o no estructurales: mediante mapas de ordenación del territorio, que se elaboran a partir de los mapas de peligrosidad y tienen como objetivo disminuir la exposición, limitando el asentamiento humano en aquellas zonas consideradas peligrosas. Es difícil llevar a la práctica pues los terrenos volcánicos son muy fértiles y contienen recursos minerales, además del posible aprovechamiento de la energía geotérmica. El resultado es que las zonas volcánicas están densamente pobladas y, de hecho la gente retorna a ese lugar una vez cesada la catástrofe. Ante tales circunstancias cabe extremar las medidas de protección civil (información a la población, planes y vías de evacuación, aunque no se eviten las pérdidas económicas). Si el vulcanismo es efusivo, son buenas medidas la evacuación y la contratación de seguros que cubran la pérdida de propiedades. Si el vulcanismo es explosivo, la evacuación y evitar la construcción en lugares de alto riesgo. Si el vulcanismo es de tipo intermedio, la evacuación, restricciones temporales de uso y la reducción del nivel de los embalses. Estructurales: tienen como objetivo disminuir la vulnerabilidad. La construcción de edificios semiesféricos o con tejados muy inclinados para evitar la acumulación de productos piroclásticos, construcciones diseñadas para soportar el peso de los piroclastos, refugios incombustibles para protegerse de las nubes ardientes. etc.

Desviación de las coladas de lava hacia lugares deshabitados mediante la construcción de muros o zanjas, enfriándolas con agua.

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Construcción de túneles de descarga del agua de los lagos de cráter para evitar la formación de lahares o coladas de barro.

Distribución de mascarillas a la población ante la posible presencia de gases tóxicos o nubes de cenizas.

Construcción de edificios con tejados muy inclinados para impedir su hundimiento por acumulación de cenizas.

Construcción de refugios contra las nubes ardientes.

Sismicidad. Origen de los terremotos Un sismo es un movimiento vibratorio que se origina en el interior de la Tierra y que se propaga por los materiales de la misma en todas direcciones. Los sismos se originan por una liberación súbita de la energía elástica acumulada en las rocas cuando las fuerzas de tensión a las que están sometidas sobrepasan ciertos valores. El lugar donde se inicia el movimiento sísmico se llama hipocentro o foco, y el punto más próximo de al superficie del terreno situado en la vertical de aquél se le denomina epicentro. En sentido estricto, ni el hipocentro ni el epicentro son puntos concretos ya que, por lo general, la perturbación se produce a lo largo de al superficie de falla de varios kilómetros. El movimiento vibratorio originado se resuelve en forma de trenes de ondas concéntricas que parten del hipocentro y se propagan en todas direcciones. El registro de las ondas sísmicas producidas por un terremoto se conoce con el nombre de sismograma y se realiza mediante los sismógrafos, instrumentos que registran las ondas sísmicas. Los simógrafos pueden ser verticales u horizontales, según que registren la componente vertical u horizontal (norte-sur; este-oeste) del movimiento, de ahí que en las estaciones de registro sean necesarios tres sismógrafos, uno vertical y dos horizontales. Con los datos obtenidos se trazan círculos concéntricos sobre un mapa, cada uno de los cuales corresponde a una isosista, que se indica en números romanos.

Origen de los terremotos Los procesos sísmicos se asocian a la dinámica litosférica y se explican por el comportamiento frágil de los materiales.. Se explica mediante la teoría del rebote elástico, según la cual, los esfuerzos tectónicos derivados del movimiento de las placas van deformando las rocas lentamente, acumulando energía elástica. Cuando se supera su resistencia, las rocas se rompen súbitamente o se desplazan y se libera súbitamente la energía liberada se propaga originando las vibraciones del terreno. Las zonas donde se suelen dar con más frecuencia los terremotos son:

Zonas de subducción: los focos se localizan en la superficie de contacto entre las placas, hasta unos 700 km de profundidad.

Dorsales: los focos son superficiales, sobre unos 20 km de profundidad.

Fallas transformantes: los focos se localizan hasta 80 km de profundidad.

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Tipos de ondas sísmicas Hay varios tipos de ondas sísmicas, cuya velocidad depende del medio por el que se propaguen: Ondas P o Primarias: que son las más rápidas, por tanto son las primeras en llegar a los simógrafos. Se propagan por sólidos y líquidos. Son ondas longitudinales, en las que la vibración de las partículas se produce en la dirección de propagación de la onda, de tal manera que los materiales afectados se ven sometidos a un movimiento oscilatorio de compresión y dilatación alternativos (muelle estirado y soltado). Ondas S o Secundarias: llegan a la superficie terrestre con posterioridad a las P, ya que su velocidad de propagación es inferior a las de éstas. Sólo se transmiten por medios sólidos. Son ondas transversales, las partículas oscilan perpendicularmente al sentido de avance de la onda, causando un movimiento ondulatorio en las rocas (cuerda tensa agitada por un extremo). Ondas superficiales u ondas L: se denominan así por propagarse sólo por la superficie terrestre, bien en la interfase tierra-aire o tierra-agua a velocidades constantes pero inferiores a las de las P y S. Son las más lentas, pero debido a su modo de propagación son las más peligrosas. Son ondas de gran amplitud y baja frecuencia, por lo que son las responsables de los destrozos en las construcciones y de los maremotos. Hay dos tipos:

° Ondas Love: transversales como las S, pero en el plano de la superficie del terreno. ° Ondas Rayleihg: confieren a las partículas un movimiento elíptico vertical que provoca en el suelo ondulaciones semejantes a las olas. Los efectos de las ondas superficiales se notan con gran intensidad en el epicentro, amortiguándose al alejarse de él.

Magnitud e intensidad de un terremoto El registro de la propagación de estas ondas se realiza mediante unos aparatos llamados sismógrafos. Existe una red internacional de estaciones sismológicas, en las cuales, sismógrafos convenientemente estandarizados registran las ondas sísmicas liberadas en un seísmo. Si se dispone del registro del movimiento sísmico en tres estaciones, se puede realizar la localización del foco.

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Para cuantificar la importancia de un seísmo, se utilizan dos referencias: la intensidad y la magnitud del mismo.

Intensidad de un terremoto: podemos definirla como su capacidad de destrucción. Se utiliza para cuantificar la vulnerabilidad, es decir, los daños originados. La escala de intensidad se establece en función de los efectos que los sismos producen sobre las personas, las edificaciones y las obras públicas. Su validez científica es discutible, pues no tiene en cuenta la distancia al foco ni la naturaleza del terreno y, además, no se pude aplicar en zonas deshabitadas o sin construcciones. Se utiliza la escala de Mercalli que identifica doce niveles de intensidad mediante fenómenos observables como el derrumbamiento de muros, producción de grietas, etc. La escala de intensidad se utiliza para el establecimiento de normas sismorresistentes y para la cartografía de zonas sísmicas mediante isosistas (líneas circulares concéntricas que unen lugares geográficos de la misma intensidad sísmica). Es evidente que la escala de intensidad depende en gran medida de la densidad de población (exposición) y de la vulnerabilidad de las construcciones presentes en la zona de incidencia del seísmo. Es por ello por lo que terremotos de igual magnitud pueden ser clasificados con distintos grados de intensidad en función de las características señaladas.

Magnitud: es una medida de la energía liberada en un seísmo. Se mide mediante la escala de Richter, aceptada universalmente. Hay que destacar que es una escala logarítmica, y cada grado corresponde a un incremento de la energía de unas 32 veces. Para hacerse una idea, baste considerar que un terremoto de magnitud 6 libera 32 veces más energía que uno de magnitud 5, pero unas 1000 veces más energía que uno de magnitud 4. Los mayores terremotos registrados han sido de magnitud 8,9, con una liberación de energía equivalente a la detonación de 1000 millones de toneladas de TNT. La magnitud se emplea para medir la peligrosidad de un terremoto, pero tiene el inconveniente de que no refleja su duración, que es otro parámetro que incrementa dicho factor de riesgo.

Riesgo sísmico y planificación antisísmica Los daños de un terremoto dependen de la magnitud, de la distancia al epicentro, de la profundidad de su foco, de la naturaleza del sustrato atravesado por las ondas sísmicas (en sustratos poco consolidados, como arenas o limos sueltos se producen fenómenos de amplificación de las ondas sísmicas), de la densidad de población, del tipo de construcciones existentes en la zona y de la aparición de una serie de riesgos derivados, a veces más peligrosos que la propia magnitud. Los riesgos más importantes son:

Daños en los edificios: por agrietamiento o desplome de los mismos, debido a que la energía liberada produce movimientos del terreno hacia arriba y hacia abajo, así como de un lado a otro.

Daños en infraestructuras: como sistemas de telecomunicaciones, carreteras, vías férreas, lo que dificulta las medidas de evacuación.

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Licuefacción: es el efecto producido por las vibraciones sobre determinados terrenos formados por sedimentos poco consolidados, como arenas y limos sueltos, que se hacen más o menos fluidos en función de su naturaleza, del contenido en agua intersticial o de la intensidad o duración de las ondas símicas. Los materiales se convierten en un fluido móvil, incapaz de soportar edificios y otras estructuras que, por tanto, se hunden.

Inestabilidad de las laderas: por deslizamientos, avalanchas o corrimientos de tierra.

Rotura de presas y de conducciones de gas y agua y tendidos eléctricos: con el peligro de inundaciones o incendios.

Tsunamis o maremotos: olas gigantescas producidas por un maremoto o inducidas en las aguas continentales (seiches). El 26 de Diciembre de 2004 se originó un terremoto en el mar cerca de la costa de Sumatra que provocó varios tsunamis que afectaron a áreas costeras de ocho países asiáticos y causaron la muerte de aproximadamente 288.000 personas. Este fue el quinto terremoto más fuerte de la historia desde que se registran con sismógrafos. Su intensidad, de 9 grados en la escala de Richter, lo convierte en el cuarto más fuerte del mundo desde 1900 y el mayor desde 1964 (Alaska). Su origen fue una falla de unos 1.200 km de longitud cuyo epicentro se situó a 30 km de profundidad. Con una duración de 3 minutos liberó una energía equivalente a 23.000 bombas atómicas, transmitiéndose al agua situada encima del epicentro sólo una pequeña fracción de esa energía. El fondo marino fue desplazado unos 15 m en vertical a lo largo de toda la falla originando olas de poco más de 10 m de altura y una longitud de onda de 100-200 km, con una velocidad de 500 m/h inundaron las costas situadas a miles de kilómetros del epicentro.

Desviación del cauce de los ríos y desaparición de acuíferos.

Corrimientos de tierra submarinos, por derrumbe de sedimentos a través del talud continental o arrastre de los depósitos deltaicos, lo que origina corrientes de turbidez que en ocasiones han producido roturas en los cables telefónicos.

Planificación antisísmica Medidas predictivas: aunque actualmente no es posible predecir un terremoto con total fiabilidad, se están realizando importantes esfuerzos al respecto pues, por las causas ya citadas, los seísmos no se producen al azar, ni en el espacio ni en el tiempo, ya que, al igual que los volcanes, están asociados a los límites de placas. a) Predicción espacial: para establecer el lugar y la importancia de un posible terremoto, resulta útil la elaboración de mapas de peligrosidad, basados en sucesos anteriores, según la magnitud previsible o según la intensidad (mapas de isosistas). También es importante la localización de las fallas activas, método que es eficaz para aquellas situadas en los límites de las placas, que son las causantes del 95% de los seísmos; son fáciles de detectar pues, al moverse las placas a una velocidad de 1 a 10 cm/año, el periodo de retorno de los terremotos generados es bastante fijo y relativamente corto (decenios). Sin embargo, las fallas intracontinentales son más difíciles de detectar, pues su desplazamiento es menor (1 mm a 1 cm/año) y su periodo de retorno superior a 1.000 años. b) Predicción temporal: se realiza mediante estudios estadísticos (método histórico), basados en la historia sísmica de la región, que permiten calcular el periodo de retornoLas zonas de mayor tiempo de retorno son también las de mayor riesgo, ya que durante mucho tiempo están acumulando energía elástica que será luego liberada súbitamente. Así, por ejemplo, se considera que en nuestro país, el periodo de retorno para seísmos de magnitud superior a 6 en la escala de Richter es de unos 100 años.

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Las predicciones a corto plazo (días o semanas) implican la instalación de redes de vigilancia para detectar los precursores sísmicos:

Aumento de la cantidad de microsismos: indica que la deformación plástica del terreno ya no admite más tensión.

Elevaciones centimétricas del terreno, que se mantienen hasta que se produce el terremoto.

Variación de la conductividad eléctrica de las rocas: tienen su origen en la diferencia de conductividad existente entre el aire y el agua que rellenan las grietas y las rocas en las que éstas se encentran. Disminuye por el agrietamiento.

Disminución de la relación Vp/Vs en las ondas sísmicas: se debe a la disminución de la rigidez y a la densidad del terreno que atraviesan.

Comportamiento anómalo de los animales, que perciben las vibraciones derivadas de la microfracturación de las rocas.

Incremento en las emisiones del gas radón, elemento traza radiactivo presente en toda agua freática, cuya cantidad aumentaría al llenarse de agua las grietas

Medidas preventivas a) No estructurales: elaboración de mapas de riesgo para una adecuada ordenación del territorio, con el objeto de reducir la exposición (evitando, en la medida de los posible, grandes asentamientos), y restringir prácticas de riesgo inducido (explosiones nucleares, grandes presas, etc.) en zonas de alto riesgo, además de establecer las pertinentes medidas de protección civil (vigilancia, información, alerta y planes de evacuación de la población), educación para el riesgo y establecimiento de seguros. b) Estructurales: son especialmente eficaces las normas para construcciones sismorresistentes. La seguridad de las edificaciones es de gran importancia, ya que muchas veces el daño originado por un terremoto se debe principalmente al hacinamiento o deficiente construcción. Así, la normativa básica en zonas sísmicas va encaminada a reducir la vulnerabilidad y la exposición, para lo que se intenta construir sin modificar en demasía la topografía local y evitar el hacinamiento de la población, dejando espacios amplios entre os edificios. Sobre sustratos rocosos es conveniente la construcción de edificios lo más simétricos posible, equilibrados en cuanto a la masa, altos y rígidos (la rigidez hace que se comporten como una unidad independiente del suelo durante las vibraciones, y se consigue reforzando los muros con contrafuertes de acero). Además, serán flexibles mediante la instalación de cimientos aislantes como el caucho, para que absorban las vibraciones del suelo y permitan la oscilación del edificio. Y por último, se debe mantener una distancia de separación que impida que choquen las zonas altas de los edificios durante la vibración. Sobre sustratos blandos, se recomiendan edificios bajos, rígidos y no muy extensos, ya que la vibración diferencial de las distintas zonas podría originar su derrumbamiento.

Evitar las cornisas o balcones y contar con una marquesina en la que se depositen los cristales caídos

Conducciones de gas y agua flexibles o que se cierren automáticamente.

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Medidas correctoras Son prácticamente inexistentes, al no poder impedir que se produzca un terremoto ni disminuir su magnitud. Se está investigando en dos líneas:

Provocar pequeños seísmos de baja magnitud para evitar los paroxísmicos.

Inyección de fluidos, como agua o petróleo, para la lubricación de fallas activas y, al reducir el rozamiento en la superficie de contacto, inducir pequeños desplazamientos y evitar la acumulación de deformación.

Extracción de fluidos, como agua subterránea natural, para facilitar que los bloques de la falla se traben y conseguir su inmovilidad.

Distribución de terremotos según la tectónica de placas Como ya hemos indicado, las zonas de riesgo sísmico coinciden con las de riesgo volcánico. Se denomina índice 2 de sismicidad al número de terremotos anuales que ocurren en una región por cada 100.000 km de superficie. La mayor parte de la energía se libera en el círculo circumpacífico y la franja mediterráneo-asiática, con focos progresivamente más profundos según aumenta la distancia a la fosa oceánica (plano de Benioff). Otras áreas de alto riesgo son las fallas transformantes, donde los focos s e localizan hasta 80 km de profundidad, mientras que los terremotos generados en las dorsales y rifts continentales son de foco somero y, aunque frecuentes, son de baja intensidad. Finalmente, cabe la posibilidad de terremotos en antiguas fallas intraplaca, y en zonas de reajustes postorogénicos.

Áreas de riesgo sísmico en España Es consecuencia de la interacción entre la microplaca Ibérica y dos de las grandes placas tectónicas: Eurasiática y africana. En España, el sur de la península, y de manera muy específica la zona de Granada y la costa almeriense son los sectores más afectados por los temblores sísmicos. Estas zonas reciben movimientos de distinta escala y más o menos espaciados. Pequeños seísmos son registrados en grupos cada poco tiempo; más espaciados se reciben

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terremotos de mayor intensidad, y casi una vez por siglo ocurren terremotos destructores. La explicación radica en el movimiento relativo entre las placas Africana y Europea, cuya sutura recorre desde las Azores hasta el sur de Italia, pasando por el Estrecho de Gibraltar. Si uno observa el mapa de placas tectónicas de la Tierra, se da cuenta que por el Sur de España pasa el límite entre las placas Africana y Euroasiática. Con mayor detalle, podríamos decir que entre las cordilleras Béticas del Sur de España y la cordillera del Rif en Marruecos se sitúa el Mar de Alborán, que soporta la deriva hacia el NO del continente Africano, que se desplaza unos 6 mm/año hacia la placa Euroasiática. Esta situación ocasiona que en ambos márgenes del Mar de Alborán existan numerosas fallas activas causantes de la sismicidad del SE de España y de la cordillera del Rif en el Norte de África. Estas fallas pueden ser de cualquier tipo, si bien, al tratarse de límites en los que convergen las placas, dominan las fallas inversas. Entre las fallas del SE de España está la de Alhama de Murcia, de dirección ENE-OSO y que pasa por la población de Lorca. T

ambién se detecta bastante actividad en la costa occidental de nuestra península y por debajo de ella, hacia el suroeste, existe otra línea de sismos que finalmente conecta con la dorsal centroatlánttica y que corresponde a la falla transformante de Azores-Gibraltar, donde pueden producirse terremotos de magnitud superior a 7. Además de la región andaluza y levantina, otras zonas históricas en terremotos son las situadas en los Pirineos (orógeno de colisión resultante de una ligera subducción de la microplaca Ibérica bajo la Euroasiática), la Cordillera Costero-catalana, la zona Noroeste (Galicia y Zamora) y las Islas Canarias, como consecuencia de la actividad volcánica. Se estima que la Península presenta un periodo de retorno de unos cien años para terremotos de gran intensidad (superior a 6 en la escala de Richter, o grado VIII en la de Mercalli)

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Actividades Temas largos 1) Sismicidad: origen, tipos de ondas y su registro. 2) Riesgos derivados de la dinámica interna. Erupciones volcánicas y terremotos. 3) Predicción y prevención de riesgos relacionados con la dinámica interna de la Tierra. 4) Sismicidad: origen y distribución de las zonas sísmicas. Prevención y corrección. 5) Vulcanismo: origen y distribución de las áreas volcánicas. Prevención y corrección. 6) Vulcanismo: productos volcánicos y factores que determinan el tipo de vulcanismo. 7) Sismicidad: origen de los terremotos, relación entre terremotos y tipos de ondas sísmicas, riesgo sísmico, planificación antisísmica y áreas de riesgo en España. 8) El vulcanismo y su relación con la tectónica global. Distribución de las áreas volcánicas. Vulcanismo en la Península Ibérica y Canarias.

Preguntas cortas 9) Cita los diferentes tipos de productos volcánicos. 10) Dibuja un volcán y señale todas sus partes. 11) Existen muchas áreas en las que la actividad sísmica está acompañada por una notable actividad volcánica. ¿A qué se debe esta coincidencia?. 12) ¿Qué causas pueden explicar la existencia de un vulcanismo activo en Canarias si las islas no se encuentran en un borde de placa litosférica?. 13) ¿Por qué el sur de la Península Ibérica es una región de riesgo sísmico? 14) Diferencia entre magnitud e intensidad de un terremoto. 15) ¿Existe relación entre la composición química de un magma y la peligrosidad del vulcanismo generado por dicho magma?. Razona la respuesta. 16) Características de las ondas sísmicas superficiales. 17) ¿Qué es un sismograma? 18) ¿Qué tipos de erupciones volcánicas son más peligrosas? ¿Por qué? 19) Principales métodos de predicción sísmica. 20) ¿Qué son los piroclastos? Cite diferentes tipos 21) Compare el riesgo sísmico para dos países situados en entornos geológicos con la misma peligrosidad sísmica, pero uno de ellos más económicamente desarrollado que otro.

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22) Conceptos de epicentro e hipocentro de un terremoto. 23) Cita los diferentes tipos de ondas sísmicas explicando brevemente las características de su propagación. 24) ¿Cuáles son las ondas sísmicas que producen mayor daño? ¿Por qué? 25) ¿Qué factores condicionan que la erupción de un volcán sea explosiva?. 26) ¿Qué factores favorecen las erupciones volcánicas no explosivas? 27) Indica las diferencias entre la erupción de un magma básico y la de un magma ácido. 28) ¿Es posible un terremoto de magnitud elevada e intensidad muy baja?. ¿Y un terremoto de magnitud muy pequeña e intensidad elevada?. Razona la respuesta. 29) ¿Qué diferencias hay entre la escala de Richter y la MSK?. ¿Cuál crees que es más científica?. 30) ¿De qué depende el número de víctimas de un terremoto?. Justifícalo. 31) Explica brevemente en qué consiste un tsunami.

Preguntas de aplicación 32) Tomando como referencia la noticia recogida en la prensa y la información gráfica, responda razonadamente a las siguientes cuestiones:

Un fuerte terremoto sacude Centroamérica Decenas de muertos, cientos de heridos y cuantiosos daños en los cinco países afectados. EL PAÍS (14 de Enero de 2001)

a) ¿Por qué se producen frecuentemente fuertes terremotos en la región centroamericana? b) ¿Qué otros factores de riesgo sísmico inciden particularmente en la región? c) En el esquema que acompaña a la noticia se indica que la intensidad del terremoto fue de 7,9 grados en la escala Richter. ¿Considera apropiado cuantificar la importancia del terremoto en esos términos? ¿Qué diferencia existe entre intensidad y magnitud de un terremoto?

33) El esquema representa un área afectada por un terremoto cuyo foco sísmico (hipocentro) está localizado en una falla. Observe la figura y responda a las siguientes cuestiones: a) ¿Qué zona, de las indicadas en el esquema, tiene mayor riesgo sísmico? Razone la respuesta. b) ¿Se podría haber evitado el terremoto? ¿Cómo se pueden prevenir los desastres sísmicos? Razone las respuestas

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c) ¿Qué riesgos derivados del terremoto se pueden producir en la zona litoral?

34) En el mapa adjunto aparecen las áreas volcánicas activas más importantes de la región representada. Observe su distribución y responda a las siguientes cuestiones: a) Explica, desde el punto de vista geológico, la ubicación geográfica de los volcanes Nevado de Ruiz, Laki, Islas Canarias y Kilimanjaro. b) Compara la incidencia de los distintos factores de riesgo volcánico que concurren en el área del Popocatepetl (Méjico capital) y en las islas Decepción (dorsal Antártica). c) Medidas preventivas de riesgo volcánico.

35) En relación con este suceso, conteste a las siguientes preguntas: El día 4 de Febrero de 2002 se produjo un terremoto de magnitud 5,4 con epicentro en Jergal (provincia de Almería). La figura ilustra el lugar donde su localizó dicho epicentro (estrella) y la intensidad sísmica (indicada en números romanos) en distintas zonas de las provincias de Granada y Almería. a) Explique los conceptos de magnitud e intensidad sísmica. b) Dónde será mayor la diferencia de tiempos de llegada entre las ondas P y S ¿en la estación sísmica de Granada o en la de Almería? Razone la respuesta. c) Comente las medidas que deben de adoptarse en el sureste de la Península Ibérica frente a los fenómenos sísmicos.

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36) El esquema siguiente corresponde a una región volcánica, en la que recientemente un volcán ha entrado en erupción. Se ha podido constatar que ha habido erupciones históricas ya que restos arqueológicos han sido encontrados debajo de las coladas de lavas, y como puede observarse en uno de los volcanes hay emisiones de gases a la atmósfera. a) Nombra las distintas partes de un volcán señaladas en el esquema con las letras a, b, c y d. b) Comenta los riesgos más frecuentes asociados a las erupciones volcánicas. c) ¿Qué recursos naturales pueden aprovecharse en relación con la actividad volcánica? Comenta algún caso que conozca, preferentemente en España.

37) El Sur de la Península Ibérica y el Norte de Marruecos forman parte de un cinturón sísmico que continúa hacia el Océano Atlántico. En la madrugada del día 24 de Febrero de 2004, un fuerte terremoto de magnitud 6.4 hizo temblar la región de Alhucemas (lugar del epicentro) en el Norte de Marruecos y también fue sentido por la población en otras zonas, como en Melilla y en el Sur de la Península Ibérica. El hipocentro se ha localizado a una profundidad de 13 km. En la Figura A se observan los daños que ha ocasionado el terremoto en la zona del epicentro. En la figura B se indica, mediante una estrella, el lugar exacto del epicentro. a) ¿Cuál es el origen de la sismicidad en la región que se ha descrito en el enunciado de la pregunta? b) ¿Qué tipos de ondas producen daños en las construcciones como los que se observan en la figura A? ¿Qué diferencias hay entre dichas ondas y otros tipos de ondas sísmicas? c) ¿Cómo se pueden evitar o minimizar los daños que ocasiona un terremoto?

38) En el mapa de la figura 1 se muestra la localización epicentral de un terremoto ocurrido en las islas Kuriles el día 13 de enero de 2007. El terremoto tuvo una magnitud de 8,2 y el hipocentro se situó a 10 km de profundidad. En la figura 2 se muestra la sismicidad en esta misma zona, desde 1990 hasta la actualidad, mediante puntos de color de acuerdo con la escala indicada. a) En relación con la magnitud del terremoto, ¿se trata de un terremoto de alta o baja magnitud?. Razona si es previsible esperar en los días siguientes terremotos de tipo réplicas. b) La línea en la figura 2 representa el límite de dos placas litosféricas. ¿Sabrías decir de qué dos placas litosféricas se trata?. ¿Cuál de ellas es la que se introduce en el interior de la Tierra?. c) De acuerdo con la teoría de la Tectónica de Placas, ¿por qué el foco de los terremotos es más profundo a medida que nos alejamos del límite de placas. Observando la figura 2, determina para esta región, a qué profundidad se producen los terremotos más profundos.

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39) En el mapa de la figura 1 se han localizado los 11 terremotos más grandes registrados en nuestro planeta desde el año 1900 hasta el 2006. En todos los casos la magnitud ha sido igual o superior a 8,5. En laTabla I se detalla la localización, la fecha y la magnitud (M) de los tres terremotos mayores.

a) Observa que la mayoría de estos terremotos se sitúan alrededor del Océano Pacífico. ¿Qué tipo de límite de placas litosféricas puede ser responsable de la sismicidad circumpacífica? Explica en qué consiste dicho límite tectónico. b) De acuerdo con los datos expuestos, razone si es previsible que se produzcan más terremotos de magnitudes muy elevadas (superiores a 8,5) en nuestro planeta. c) Por las características de la zona y de los terremotos, ¿qué medidas se pueden tomar para disminuir el riesgo sísmico en estas zonas? Razone la respuesta.

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40) La actividad sísmica de la Tierra es una prueba permanente de la liberación de su energía interna. En la figura se ilustra la actividad sísmica global durante los últimos días de febrero y en los primeros días de marzo de 2004. El día 24 de febrero de ese año, un importante terremoto, con epicentro en el Norte de Marruecos, provocó la muerte a cientos de personas y ocasionó numerosos daños materiales. Observe la figura detenidamente, cada círculo representa un terremoto y el color de dicho círculo la profundidad del hipocentro. Responda razonadamente a las siguientes cuestiones: A c t iv i d ad s ís mi c a g lo b al d e s d e e l 2 6 d e f e b re ro a l 3 d e m ar zo d e 2 00 4

Te r rem oto e n l a re gi ó n de A lh u c e ma s ( No rte de M a rr u e co s )

- 90 0 - 50 0 - 30 0 -1 5 0 - 7 0 -3 3 P ro fu nd i da d ( km )

0

a) ¿Cómo se puede explicar la distribución global de los terremotos en la Tierra?. b) Compara la profundidad de los terremotos en el centro del Océano Atlántico o en el Océano Índico (al Este de Madagascar) con los que se observan en la parte occidental del Océano Pacífico, véase al Este de Australia o en Japón, por ejemplo. ¿Por qué se producen tales diferencias? c) ¿Cómo se denomina a los terremotos de menor magnitud que se generaron en la región de Alhucemas posteriores al temblor sísmico de mayor magnitud? ¿Cuánto tiempo puede durar la actividad sísmica en la citada región?

Procesos geológicos internos y sus riesgos Vulcanismo. Magmas ácidos y básicos. Tipos de erupciones. Distribución de áreas volcánicas según la Tectónica de Placas. Riesgo volcánico y planificación. Áreas de riesgo volcánico en España. Sismicidad. Origen de los terremotos. Tipos de ondas sísmicas. Magnitud e intensidad de un terremoto. Distribución de terremotos según la Tectónica de Placas. Riesgo sísmico y planificación. Áreas de riesgo sísmico en España. Conceptos básicos: magma, viscosidad de un magma, volcán, partes de un volcán (cráter, chimenea, cono volcánico, cámara magmática). Ondas sísmicas, ondas sísmicas internas, ondas sísmicas superficiales, hipocentro (foco), epicentro, sismograma, tsunami.

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Tema 10 Procesos geológicos internos y sus riesgos

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