guia Capas que componen la Tierra (V.Otárola)

LICEO CAMILO HENRIQUEZ. TEMUCO
Departamento de Ciencias. Área de Física
TERREMOTOS Y TSUNAMIS
LA TIERRA
Capas que componen la Tierra
Poco después de que se formara la Tierra, el calor liberado por las colisiones entre partículas,
junto con el calor emitido por la desintegración de los elementos radiactivos, hizo que parte, o
todo, del interior de la Tierra se fundiera. La fusión, a su vez, permitió que los elementos más
densos, principalmente el hierro y el níquel, se hundieran, mientras que los componentes más
ligeros flotaron hacia arriba.
La segregación del material, que empezó muy pronto en la historia de la Tierra, sigue
ocurriendo todavía, pero a una escala mucho menor. Debido a esta diferenciación química, el
interior de la Tierra no es homogéneo y se divide en tres regiones de composiciones químicas
notablemente diferentes:
(1) Corteza, capa externa rígida y
comparativamente fina de la Tierra cuyo
grosor oscila entre 3 kilometros, bajo
las dorsales oceánicas, y más de 70
kilómetros,
debajo
de
algunos
cinturones montañosos, como los Andes
y el Himalaya. La corteza se divide en
corteza oceánica y corteza continental.
Normalmente las cadenas montañosas de
la corteza oceánica tienen un grosor que
oscila entre 3 y 15 kilómetros y están
compuestas por rocas ígneas oscuras
denominadas basaltos. Por el contrario,
el nivel superior de la corteza
continental consta de una gran variedad
de tipos de rocas, que tienen una
composición media equivalente a una roca granítica denominada granodiorita. Las rocas de la
corteza oceánica son más jóvenes (180 millones de años o menos) y más densas
(aproximadamente 3,0 g/cm3)* que las rocas continentales. Las rocas continentales tienen una
densidad media de alrededor de 2,7 g/cm3 y se han descubierto algunas cuya edad supera los
3.800 millones de años.
*(El agua líquida tiene una densidad de 1 g/cm3; por consiguiente, la densidad del basalto es el
triple que la del agua).
(2) Manto, capa rocosa y sólida que se extiende hasta una profundidad de unos 2.885
kilómetros. Mas del 82% del volumen de la Tierra esta contenido en el manto, una envoltura de
unos 2.900 kilómetros de grosor. El limite entre la corteza y el manto refleja un cambio de
composición. Aunque el manto se comporta como un sólido cuando transmite las ondas sísmicas,
las rocas del manto son capaces de fluir a una velocidad increíblemente lenta. El manto se
divide en manto inferior o mesosfera, que se extiende desde el límite núcleo-manto, hasta una
profundidad de 660 kilómetros; y el manto superior que continua hasta la base de la corteza.
(3) el núcleo, que puede dividirse a su vez en el núcleo externo, capa metálica fundida de unos
2.270 kilómetros de grosor y el núcleo interno, esfera sólida rica en hierro que tiene un radio
de 1.216 kilómetros. El núcleo esta compuesto fundamentalmente de hierro, con cantidades
menores de níquel y otros elementos. A la presión extrema del núcleo, este material rico en
hierro tiene una densidad media de alrededor de 11 g/cm 3 y se aproxima a 14 veces la densidad
del agua en el centro de la Tierra. El núcleo interno y el externo son muy similares desde el
punto de vista de su composición; su división se basa sus diferentes estados. El núcleo externo
es líquido capaz de fluir. La circulación dentro del núcleo externo de nuestro planeta en
rotación genera el campo magnético de la Tierra. El núcleo interno, a pesar de su temperatura
mas elevada, se comporta como un sólido.
En general, el interior de la Tierra se
caracteriza por un aumento gradual de
la temperatura, la presión y la
densidad con la profundidad.
El interior de la Tierra permanece
"caliente" y esta energía fluye lenta,
pero
continuamente,
hacia
la
superficie, donde se pierde hacia el
espacio exterior.
Capas mecánicas
La capa externa de la Tierra, que comprende la corteza y el manto superior, forma un nivel
relativamente rígido y frío. Este nivel consta de materiales cuyas composiciones químicas son
notablemente diferentes, pero que actúan como una unidad y se comportan de manera frágil
frente a la deformación. A esta unidad rígida y externa se la denomina litosfera ("esfera de
roca").
Con un grosor medio de unos 100 km, la litosfera puede alcanzar 250 km, o más, debajo de las
porciones más antiguas (escudos) de los continentes. Dentro de las cuencas oceánicas, la
litosfera tiene un grosor de tan solo unos pocos kilómetros debajo de las dorsales oceánicas y
aumenta hasta quizá 100 km en regiones dónde hay corteza mas antigua y fría.
Debajo de la litosfera (a una profundidad de unos 660 km) se encuentra una capa blanda,
relativamente plástica, localizada en el manto superior, y que se conoce como astenosfera
("esfera débil'). La región que abarca los 150 primeros kilómetros, mas o menos, de la
astenosfera tiene "unas condiciones de temperatura y presión que permiten la existencia de
una pequeña porción de roca fundida {quizá de un 1 a un 5%). Dentro de esta zona muy dúctil, la
litosfera está efectivamente separada de la astenosfera situada debajo La consecuencia es
que la litosfera es capaz de moverse con independencia de la astenosfera.
En 1960 nace la teoría de la tectónica de placas, según la cual, la litosfera está dividida en placas que se
mueven unas respecto a otras "flotando" sobre la astenosfera debido a corrientes convectivas ascendentes
que se producen en el manto externo. Investigaciones recientes han confirmado esta teoría al observar
regiones del suelo oceánico donde aflora nuevo material y otras donde se consume el antiguo material
producto del movimiento de las placas.
Los límites o fronteras entre las placas pueden ser clasificados en transcurrentes, divergentes, y
convergentes, de acuerdo a su comportamiento.
A.Las fronteras transcurrentes se encuentran entre placas en contacto
que se mueven unas respecto a las otras en forma paralela al límite de
contacto. El caso más conocido es el de la falla de San Andrés en California.
Las fronteras divergentes o bordes constructivos o de
expansión, se presentan entre dos o más placas que se
separan entre sí. Esta separación origina el constante
afloramiento o creación de nuevo material, como ocurre
en los grandes sistemas montañosos de las profundidades oceánicas.
Las fronteras convergentes o bordes destructivos, se dan entre
placas que se acercan entre sí. Si las placas tienen diferente
densidad se produce el fenómeno de subduccl6n:
la placa más densa se introduce por debajo de la placa menos
densa..
Esto ocurre, por ejemplo, en nuestro país en que la placa de
Nazca es más densa que la sudamericana. Si ambas placas
poseen similar densidad, colisionan originando grandes deformaciones o plegamientos en las zonas de
contacto.
TERREMOTOS Y TSUNAMIS
Terremoto. Movimiento de la Tierra generalmente asociado al desplazamiento de las placas
tectónicas.
El punto en la profundidad de la Tierra donde se libera la energía en un sismo se denomina
hipocentro o foco. El lugar de la superficie terrestre ubicado justo sobre el hipocentro o foco
de un sismo, se denomina epicentro.
Mientras más cerca de la superficie terrestre tenga un lugar un movimiento telúrico, mayor
tiende a ser su poder destructivo. Es así como un temblor de 7 grados en la escala de Richter,
a sólo 20 kilómetros de profundidad, puede causar más daño que otro de 8 grados (30 veces
más potente), pero originado 35 a 120 kilómetros más abajo.
Tomando en cuenta la profundidad donde se generan las ondas sísmicas, los terremotos pueden
clasificarse en tres tipos:
Superficiales: Corresponden a los temblores que ocurren en la corteza terrestre, a una
profundidad menor de 70 kilómetros.
Intermedios: Aquellos movimientos que tienen lugar entre los 70 y 300 kilómetros de
profundidad.
Profundos: Sismos cuyo origen se encuentra más allá de los 300 kilómetros de profundidad.
Comúnmente se cree que el mayor daño ocurre en o cerca del epicentro de un movimiento. Sin
embargo, esto no es necesariamente cierto, ya que hay que considerar que las fallas pueden
tener varios kilómetros de extensión y las ondas sísmicas se generan en todo su largo.
MEDICION
Los terremotos y temblores en general se miden con un aparato denominado sismógrafo. El
análisis de los registros de un mismo sismo de varias estaciones permite determinar con
precisión la duración, magnitud y lugar en que se produce un movimiento telúrico.
El sismógrafo registra dos tipos de ondas: las
superficiales, que viajan a través de la superficie
terrestre y que producen la mayor vibración de
ésta; y las centrales o corporales, que viajan a
través de las distintas capas que forman la Tierra.
Estas últimas pueden a su vez clasificarse en dos
tipos: ondas primarias (P) que son las primeras en
llegar a la superficie; y ondas secundarias (S) que
son más lentas.
Durante un terremoto el arribo de las ondas P
causarían un ruido sordo, seguido por una ligera
sacudida causada por la llegada de las ondas S y para terminar en un "retumbar" de la tierra
causado por el arribo de las ondas superficiales. Sin embargo, las ondas sísmicas que producen
mayor destrucción son las ondas superficiales u ondas L.
Características de un sismo
Intensidad. Se relaciona con los efectos y daños producidos en un lugar determinado. Por
esto, la intensidad de un sismo no es única sino que varía con la distancia al hipocentro y con las
características del terreno donde se realiza la observación. La escala modificada de Mercalli,
que fue desarrollada en 1931 por los sismológos norteamericanos H. Wood y F. Neumann, es
habitualmente usada para determinar la intensidad de un sismo. Esta escala es cerrada, no
tiene una base matemática y cuenta con doce descriptores que permiten cuantificar desde un
sismo apenas perceptible (grado 1) hasta uno que produce destrucción total (grado XII). Sin
embargo, esta escala es muy subjetiva ya que depende del nivel de percepción que posea el
observador del evento sísmico.
Magnitud. A diferencia de la intensidad, la magnitud de un sismo es la medida de la energía
liberada en el hipocentro, tiene un valor único y es independiente de la distancia al observador,
lo que la hace una escala muy objetiva. Para cuantificar la magnitud de un sismo, se utiliza la
escala de Richter, creada en 1935 por el sismólogo californiano Charles, Richter.
.
Magnitud en Escala Richter
Menos de 3.5
Efectos del terremoto
Generalmente no se siente, pero es registrado
3.5 - 5.4
A menudo se siente, pero sólo causa daños menores
5.5 - 6.0
Ocasiona daños ligeros a edificios
6.1 - 6.9
Puede ocasionar daños severos en áreas muy pobladas.
7.0 - 7.9
Terremoto mayor. Causa graves daños
8 o mayor
Gran terremoto. Destrucción total a comunidades cercanas.
En Chile se distinguen tres zonas con un comportamiento sísmico diferente: la zona norte,
donde ocurre un sismo mayor cada 143 años aproximadamente; la zona central, donde el
período de recurrencia de dichos sismos es de 86 años y la zona sur, donde dicho período es
de 130 años.
Tsunamis
Todavía están en nuestra memoria las imágenes del tsunami que afectó a una vasta región del
sudeste asiático el 26 de diciembre de 2004, catalogado como el mayor tsunami de la historia.
La palabra tsunami proviene del japonés y significa onda de bahía. Un tsunami puede ser
generado por derrumbes submarinos, terremotos o erupciones volcánicas y consiste en una o
varias olas que se propagan por el mar muy velozmente a través de grandes distancias azotando
las regiones costeras causando daños materiales, muerte y desolación.
¿Cómo se genera un tsunami?
El origen más común de un tsunami es la ocurrencia de un sismo de gran envergadura con un
hipocentro superficial bajo el mar. Este tipo de terremotos produce un notorio desplazamiento
vertical del piso oceánico hacia arriba y hacia abajo, provocando una deformación momentánea
del nivel del mar en el área involucrada. La vuelta del mar a su nivel original genera una serie de
ondas que se propagan en todas las direcciones.
Estas ondas generadas cambian su velocidad según la profundidad del agua (refracción). Por
ejemplo, para profundidades en el mar de unos 4.000 m las ondas de tsunami se propagan con
velocidades cercanas a los 800 km/h y su altura no excede los 50 cm. Sin embargo, a medida
que se aproximan a las regiones costeras, donde la profundidad es menor, su velocidad de
propagación disminuye y a la vez aumenta la altura de las olas.
Estas ondas divergen radialmente desde el lugar donde se genera el desplazamiento vertical
del suelo marino recorriendo grandes distancias a través de los océanos, que debido a la
curvatura del planeta, vuelven a converger al otro lado del océano.
Esto fue lo que sucedió, por ejemplo, en el caso del maremoto generado por el terremoto de
Valdivia en el año 1960. El tsunami alcanzó también las costas de Japón, Hawai, Filipinas y la
costa este de los Estados Unidos.
¿Es posible predecir la ocurrencia de un tsunami?
Hasta la fecha no es posible predecir cuándo y dónde ocurrirá un tsunami. Sin embargo, es
posible alertar a la población de una región costera de la llegada inminente de las olas, minutos
después de generado el tsunami en el océano. El departamento de alerta temprana de tsunamis
de Hawai, es el encargado de alertar a las regiones costeras ya que posee un sofisticado sistema satelital de monitoreo de las costas del océano Pacífico.
Terremotos más relevantes del siglo XX y XXI ocurridos en Chile.
- 16 de agosto de 1906, Valparaíso: Fueron dos los sismos que remecieron al puerto. Barrios
enteros quedaron destruidos y el número de víctimas fue calculado en 3.000, mientras que los
heridos fueron más de 20.000. El fuerte sismo se percibió desde Tacna por el norte, hasta
Ancud por el Sur. Alcanzó los XI grados en la escala de Mercalli y los 8,2 en la Richter.
- 10 de noviembre de 1922, Vallenar: Ocurrió casi a la medianoche. Fue percibido entre
Antofagasta y Santiago, y desde las islas San Félix y San Ambrosio hasta más allá de la
cordillera de Los Andes. La ciudad más afectada fue Vallenar, en cuyo suelo se abrieron
grietas de hasta un metro de profundidad.
El terremoto fue seguido de un tsunami, que inundó las ciudades de Antofagasta y Chañaral.
La intensidad del sismo 8,5 grados Richter.
- 24 de enero de 1939, Chillán: Es el evento sísmico que mayor pérdida de vidas ha
producido en este siglo en Chile. El remezón más fuerte ocurrió cuando faltaban 30 minutos
para la medianoche y fue seguido de varias réplicas. Aunque se sintió entre Santiago y Temuco,
las provincias más afectadas fueron las del Maule, Linares, Ñuble y Concepción.
El sismo alcanzó una magnitud de 8,3 en la de Richter.
- 21 y 22 de mayo de 1960, Valdivia: El primero de los movimientos se produjo a las 06:02
horas y se percibió desde el Norte Chico hasta
Llanquihue. Su magnitud de 7,7 en la de Richter. La zona
más afectada fue Concepción. Sin embargo, el remezón
más fuerte vino al día siguiente en Valdivia, donde
registró una magnitud de 9,5 en la de Richter,
convirtiéndolo en el mayor terremoto del que se tiene
registro
en
la
era
moderna.
A modo de comparación, el terremoto de Valdivia liberó
una energía equivalente a un millón de bombas atómicas
como las lanzadas en Hiroshima en la Segunda Guerra
Mundial. No obstante, la cantidad de víctimas fatales (1.600) no fue equivalente, sobre todo
gracias a que las construcciones habían registrado una marcada mejoría en sus condiciones
antisísmicas. Los movimientos del 21 y 22 de mayo fueron seguidos por un tsunami que
destruyó lo poco que había quedado en pie, y cuyos efectos también se sintieron en Japón,
Hawai,
Filipinas,
la
costa
oeste
de
Estados
Unidos
y
Nueva
Zelanda.
Según recuerdan los testigos, tras el terremoto el océano comenzó a recogerse dejando los
ríos secos. Los habitantes de los sectores más bajos de Valdivia se percataron del fenómeno,
por lo que se dirigieron rápidamente a las colinas. Posteriormente vino lo inevitable: una gran
ola cayó con todo su peso sobre el territorio, destruyendo todo a su paso. Luego regresó al
mar, llevándose consigo botes, viviendas y vida humanas.
En tanto, dos días después de la catástrofe, el volcán Puyehue entró en actividad y fue
aumentando su violencia hasta culminar una semana después.
Los terremotos de 1960 fueron provocados por el movimiento de la Plazca de Nazca bajo la
Sudamericana. Se ha calculado que en esa oportunidad la longitud de la falla fue de 1.000 km y
su desplazamiento promedio de 20 metros. Por esta razón, los movimientos pueden ser
calificados como un cataclismo, ya que causaron enormes deformaciones de la corteza, lo que
provocó alzamientos hacia el lado oceánico de 5,7 metros y hundimientos en el lado continental
de hasta 2,7 metros.
- 3 de marzo de 1985, Algarrobo: Se produjo a las 19:47 horas entre la II y IX regiones,
aunque las zonas más afectadas fueron San Antonio, Alhué, Melipilla y Rengo, ya que el
epicentro del sismo se ubicó en el balneario de Algarrobo. Su magnitud fue de 8,0 en la de
Richter.
- 30 de julio de 1995, Antofagasta: Se registró a las 01.11 horas, y fue percibido entre la
II y IV regiones, aunque con mayor fuerza en Tocopilla, Taltal, Mejillones y Socaire. Su
magnitud de 8,0 grados en la de Richter. El epicentro se localizó en el Océano Pacífico frente a
Antofagasta, a una profundidad de 33 kilómetros.
- 13 de junio de 2005, Arica, Iquique y localidades del interior: Se prolongó durante casi
tres minutos a partir de las 18:44 horas, alcanzando una magnitud de 7,9 grados en la escala de
Richter. El movimiento telúrico provocó la muerte de 12 personas, seis de las cuales perecieron
al caerles un alud de rocas y tierra en la ruta de acceso a Iquique.
-27 de Febrero de 2010, Un fuerte sismo ocurrido a las 03:34:17 hora local, que alcanzó una
magnitud de 8,8 grados en la escala de Richter. El epicentro se ubicó en frente a las
localidades de Curanipe y Cobquecura, cerca de 150 kilómetros al noroeste de Concepción y a
63 kilómetros al suroeste de Cauquenes, y a 47,4 kilómetros de profundidad bajo la corteza
terrestre. El sismo, tuvo una duración de cerca de 2 minutos 45 segundos, al menos en
Santiago. Fue percibido en gran parte del Cono Sur con diversas intensidades, desde Ica en
Perú por el norte hasta Buenos Aires y São Paulo por el oriente.